KR20160027114A - Injection molding machines and methods for accounting for changes in material properties during injection molding runs - Google Patents

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KR20160027114A
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지니 마이클 알토닌
킴벌리 니콜 맥코넬
빈센트 션 브라이덴바흐
밀코 게오르기예프 게르고프
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임플럭스 인코포레이티드
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Abstract

방법 및 기계는 사출 가동 동안의 용융된 플라스틱 재료의 재료 특성에 있어서의 변화를 고려한다. 제어 신호의 변화가 사출 성형 가동 동안 제어기에 의해 계산된다. 제어 신호의 변화가 재료 유동성의 변화를 나타내는 경우, 제어기는 용융된 플라스틱 재료가 주형 공동을 완전히 충전 및 패킹하여 쇼트 샷 또는 플래싱과 같은 부품 결함을 방지하는 것을 보장하기 위해 목표 사출 압력을 변경한다.The method and machine take into account changes in material properties of the molten plastic material during injection run. A change in the control signal is calculated by the controller during injection molding operation. When the change in the control signal indicates a change in material flowability, the controller alters the target injection pressure to ensure that the molten plastic material completely fills and packs the mold cavity to prevent component defects such as short shot or flashing.

Description

사출 성형 가동 동안의 재료 특성의 변화를 고려하기 위한 사출 성형기 및 방법{INJECTION MOLDING MACHINES AND METHODS FOR ACCOUNTING FOR CHANGES IN MATERIAL PROPERTIES DURING INJECTION MOLDING RUNS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection molding machine and an injection molding machine, and more particularly, to an injection molding machine and method for considering changes in material properties during injection molding operation.

본 발명은 사출 성형된 부품을 제조하는 사출 성형기 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 사출 재료의 재료 특성의 변화를 고려하기 위해 사출 성형 가동(injection molding run) 동안 사출 성형기의 작동 파라미터를 조절하는 사출 성형기, 및 사출 성형 가동 동안의 사출 성형 재료 특성의 변화를 고려하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection molding machine and method for manufacturing an injection molded part and more particularly to an injection molding machine and method for manufacturing an injection molded part by controlling the operating parameters of an injection molding machine during an injection molding run, And a method for considering changes in injection molding material properties during injection molding operations.

사출 성형은 용융가능한 재료로 제조되는 부품, 가장 흔하게는 열가소성 중합체로 제조되는 부품의 대량 제조에 일반적으로 사용되는 기술이다. 반복적인 사출 성형 공정 동안, 가장 흔히 소형 비드(bead) 또는 펠릿(pellet) 형태의 플라스틱 수지가 열, 압력, 및 전단(shear)하에서 수지 비드를 용융시키는 사출 성형기에 도입된다. 이제 용융된 수지가 특정 공동(cavity) 형상을 갖는 주형 공동 내로 강제로 사출된다. 사출된 플라스틱은 주형 공동 내에서 압력하에 유지되고, 냉각되고, 이어서 본질적으로 주형의 공동 형상을 복제하는 형상을 갖는 고형화된 부품으로서 제거된다. 주형 그 자체는 단일의 공동 또는 다수의 공동을 가질 수 있다. 각각의 공동은 용융된 수지의 유동을 공동 내로 지향시키는 게이트(gate)에 의해 유동 채널에 연결될 수 있다. 성형된 부품은 하나 이상의 게이트를 가질 수 있다. 성형된 부품을 충전하기 위해 중합체가 이동해야 하는 유동 거리를 감소시키기 위해 대형 부품이 2개, 3개, 또는 그 초과의 게이트를 갖는 것이 일반적이다. 공동당 하나 또는 다수의 게이트가 부품 기하학적 형상 상의 임의의 곳에 위치될 수 있고, 본질적으로 원형인 것과 같은 임의의 단면 형상을 갖거나 1.1 이상의 종횡비(aspect ratio)를 갖도록 형상화될 수 있다. 따라서, 전형적인 사출 성형 절차는 다음의 4개의 기본 작업을 포함한다: (1) 플라스틱이 압력하에서 유동하는 것을 허용하도록 플라스틱을 사출 성형기 내에서 가열하는 작업; (2) 폐쇄된 2개의 주형 반부(half) 사이에 한정된 주형 공동 또는 공동들 내로 용융된 플라스틱을 사출하는 작업; (3) 플라스틱이 압력하에 있으면서 공동 또는 공동들 내에서 냉각 및 경화되는 것을 허용하는 작업; 및 (4) 주형 반부들을 개방하고 부품을 주형으로부터 배출하는 작업.Injection molding is a commonly used technique for the mass production of parts made of meltable materials, most commonly parts made of thermoplastic polymers. During repetitive injection molding processes, plastic resins, most often in the form of small beads or pellets, are introduced into an injection molding machine which melts resin beads under heat, pressure, and shear. The molten resin is now forcibly injected into a mold cavity having a specific cavity shape. The injected plastic is retained under pressure in the mold cavity, cooled, and then removed as a solidified component having a shape essentially replicating the cavity shape of the mold. The mold itself may have a single cavity or multiple cavities. Each cavity can be connected to the flow channel by a gate that directs the flow of molten resin into the cavity. The molded part may have more than one gate. It is common for large components to have two, three, or more gates in order to reduce the flow distance that the polymer must travel to charge the molded part. One or more gates per cavity may be located anywhere on the part geometry, may have any cross-sectional shape such as essentially circular, or may be shaped to have an aspect ratio of 1.1 or greater. Thus, a typical injection molding procedure involves four basic operations: (1) heating the plastic in an injection molding machine to allow the plastic to flow under pressure; (2) injection of molten plastic into mold cavities or cavities defined between two closed mold halves; (3) allowing the plastics to be cooled and cured in cavities or cavities under pressure; And (4) opening mold halves and discharging the components from the mold.

사출 성형 공정 동안, 용융된 플라스틱 수지는 주형 공동 내로 사출되고, 플라스틱 수지가 게이트로부터 가장 먼 공동 내의 위치에 도달할 때까지 플라스틱 수지는 사출 성형기에 의해 공동 내로 강제로 사출된다. 그 후, 플라스틱 수지는 단부로부터 다시 게이트를 향하여 공동을 충전한다. 부품의 생성되는 길이 및 벽 두께는 주형 공동의 형상의 결과이다.During the injection molding process, the molten plastic resin is injected into the mold cavity and the plastic resin is forcibly injected into the cavity by means of an injection molding machine until the plastic resin reaches a position in the cavity farthest from the gate. Thereafter, the plastic resin charges the cavity from the end toward the gate again. The resulting length of the part and wall thickness are the result of the shape of the mold cavity.

일부 경우에, 최종 부품의 플라스틱 함량, 및 이에 따라 비용을 감소시키기 위해 사출 성형된 부품의 벽 두께를 감소시키는 것을 원할 수 있다. 종래의 가변 고압 사출 성형 공정을 사용하여 벽 두께를 감소시키는 것은 고가이고 평범하지 않은 과제일 수 있다. 실제로, 종래의 사출 성형기(예컨대, 용융된 플라스틱 수지를 약 55 MPa(8,000 psi) 내지 약 138 MPa(20,000 psi)로 사출하는 기계)는 부품의 박벽(thin wall)이 성형될 수 있는 방법에 관해 실제적인 한계를 갖는다. 일반적으로 말하면, 종래의 사출 성형기는 (아래에서 설명되는 L/T 비에 의해 정의되는 바와 같은) 박벽 비(thinwall ratio)가 약 200 초과인 부품을 성형할 수 없다. 더욱이, 100 초과의 박벽 비를 갖는 박벽 부품을 성형하는 것은, 현재의 능력의 최상위에 있는 압력 및 그에 따라 이러한 고압을 취급할 수 있는 프레스(press)를 필요로 한다.In some cases, it may be desirable to reduce the plastic content of the finished part, and thus the wall thickness of the injection molded part to reduce cost. Reducing wall thickness using conventional variable high pressure injection molding processes can be an expensive and uncommon challenge. Indeed, a conventional injection molding machine (e.g., a machine that injects molten plastic resin from about 8,000 psi to about 138,000 psi (20,000 psi)) is capable of forming a thin wall of a part Have practical limitations. Generally speaking, conventional injection molding machines can not mold parts with thinwall ratios greater than about 200 (as defined by the L / T ratio described below). Moreover, molding thin wall components with a thin wall ratio of greater than 100 requires a pressure at the top of the current capability and therefore a pressure capable of handling such high pressure.

박벽 부품을 충전할 때, 현재의 산업적 실무는 성형기가 달성할 수 있는 최고의 가능한 속도로 주형 공동을 충전하는 것이다. 이러한 접근법은 중합체가 주형 내에서 고형화되거나 "굳어지기" 전에 주형 공동이 충전되는 것을 보장하며, 중합체가 냉각된 주형 공동에 가능한 한 신속하게 노출되기 때문에 가장 낮은 가능한 사이클 시간을 제공한다. 이러한 접근법은 2가지 결점을 갖는다. 첫 번째는 매우 높은 충전 속도를 달성하는 것은 매우 높은 출력 부하를 필요로 하며, 이는 매우 고가의 성형 장비를 필요로 한다는 것이다. 또한, 대부분의 전기 프레스는 이러한 높은 충전 속도를 달성하기에 충분한 출력을 제공할 수 없거나, 성형 장비의 비용을 상당히 증가시켜 경제적으로 실용적이지 못하게 만드는 매우 복잡하고 고가인 구동 시스템을 필요로 한다.When charging thin wall components, current industrial practice is to fill the mold cavity with the highest possible speed that the molding machine can achieve. This approach ensures that the mold cavity is filled before the polymer solidifies or "hardens " in the mold and provides the lowest possible cycle time because the polymer is exposed to the cooled mold cavity as quickly as possible. This approach has two drawbacks. The first is that achieving very high charging rates requires very high output loads, which requires very expensive molding equipment. In addition, most electrical presses require very complex and costly drive systems that either can not provide sufficient power to achieve such high fill rates, or significantly increase the cost of molding equipment, making them economically impractical.

두 번째 결점은 높은 충전 속도가 매우 높은 압력을 필요로 한다는 것이다. 이러한 고압은 충전 동안 주형을 폐쇄된 상태로 유지하기 위한 매우 높은 클램핑력(clamping force)에 대한 필요성을 야기하고, 이러한 높은 클램핑력은 매우 고가의 성형 장비로 귀결된다. 고압은 또한 매우 높은 강도의 재료, 전형적으로 경화 공구강으로부터 제조되는 사출 주형 코어를 필요로 한다. 이러한 고강도의 주형은 또한 매우 고가이며, 많은 성형된 구성요소들에 대해 경제적으로 실용적이지 않을 수 있다. 이들 상당한 결점에도 불구하고, 박벽 사출 성형된 구성요소에 대한 필요성이 여전히 높은데, 그 이유는 이들 구성요소가 성형된 부품을 형성하는 데 더 적은 중합체 재료를 사용함으로써, 보다 높은 장비 비용을 상쇄하고도 남는 재료 절감을 가져오기 때문이다. 또한, 몇몇 성형된 구성요소는 적절하게 수행하기 위해서 매우 얇은 설계 요소, 예를 들어 휘어질 필요가 있는 설계 요소, 또는 다른 설계 요소의 매우 작은 특징부와 정합하여야 하는 설계 요소를 필요로 한다.A second drawback is that high charging speeds require very high pressures. This high pressure creates the need for a very high clamping force to keep the mold closed during charging, and this high clamping force results in very expensive molding equipment. The high pressure also requires an injection mold core made from a very high strength material, typically a hardened tool steel. These high strength molds are also very expensive and may not be economically viable for many molded components. Despite these significant drawbacks, the need for thin wall injection molded components is still high, because these components use less polymer material to form the molded part, thereby offsetting higher equipment costs This leads to a reduction in the amount of material remaining. In addition, some molded components require a very thin design element, such as a design element that needs to be bent, or a design element that must match a very small feature of another design element, to perform properly.

액체 플라스틱 수지가 종래의 사출 성형 공정에서 사출 주형 내로 도입됨에 따라, 공동의 벽에 인접한 재료가 즉시 "굳어지거나", 고형화되거나, 경화되기 시작하거나, 결정질 중합체의 경우에 플라스틱 수지가 결정화되기 시작하는데, 그 이유는 액체 플라스틱 수지가 재료의 비-유동 온도 미만의 온도로 냉각되고 액체 플라스틱의 부분들이 정지되기 때문이다. 주형의 벽에 인접한 이러한 굳어진 재료는 열가소성 물질이 주형 공동의 단부로 진행함에 따라 그것이 이동하는 유동 경로를 좁힌다. 주형의 벽에 인접한 굳어진 재료 층의 두께는 주형 공동의 충전이 진행됨에 따라 증가하며, 이는 주형 공동을 계속 충전하기 위해 중합체가 통과하여 유동해야 하는 단면적의 점진적인 감소를 야기한다. 재료가 굳어짐에 따라, 그것은 또한 수축되어, 주형 공동 벽으로부터 떨어지며, 이는 주형 공동 벽에 의한 재료의 효과적인 냉각을 감소시킨다. 그 결과, 종래의 사출 성형기는 주형 공동을 플라스틱으로 매우 빠르게 충전하고, 이어서 주형 공동의 측부에 대항하여 재료를 외향으로 가압하도록 패킹 압력을 유지하여 냉각을 향상시키고 성형된 부품의 정확한 형상을 유지한다. 종래의 사출 성형기는 전형적으로 약 10% 사출 시간, 약 50% 패킹 시간, 및 약 40% 냉각 시간으로 구성된 사이클 시간을 갖는다.As the liquid plastic resin is introduced into the injection mold in a conventional injection molding process, the material adjacent to the cavity walls immediately "hardens ", solidifies or begins to harden, or in the case of crystalline polymers the plastic resin begins to crystallize Because the liquid plastic resin is cooled to a temperature below the non-flow temperature of the material and portions of the liquid plastic are stopped. This plaster material adjacent to the wall of the mold narrows the flow path through which it travels as the thermoplastic material progresses to the end of the mold cavity. The thickness of the layer of coagulated material adjacent the wall of the mold increases as the filling of the mold cavity progresses, resulting in a gradual decrease in the cross-sectional area through which the polymer must flow to continue filling the mold cavity. As the material solidifies, it also contracts and separates from the mold cavity wall, which reduces effective cooling of the material by the mold cavity wall. As a result, conventional injection molding machines maintain the packing pressure to rapidly fill the mold cavity with plastic and then press the material outwardly against the sides of the mold cavity to improve cooling and maintain the correct shape of the molded part . Conventional injection molding machines typically have a cycle time comprised of about 10% injection time, about 50% packing time, and about 40% cooling time.

플라스틱이 주형 공동 내에서 굳어짐에 따라, 종래의 사출 성형기는 (더 작은 유동 단면적으로 인해 실질적으로 일정한 체적 유량을 유지하기 위해) 사출 압력을 증가시킨다. 그러나, 압력을 증가시키는 것은 비용 및 성능 둘 모두의 면에서 불리하다. 구성요소를 성형하는 데 요구되는 압력이 증가하면, 성형 장비는 추가의 압력을 견디기에 충분히 강해야 하며, 이는 일반적으로 더 비싸다는 것과 동등하다. 제조업자는 이러한 증가된 압력을 수용하기 위해 새로운 장비를 구입해야 할 수 있다. 따라서, 주어진 부품의 벽 두께에 있어서의 감소는, 종래의 사출 성형 기술을 통해 제조를 성취하기에는 상당한 자금 지출을 야기할 수 있다.As the plastic solidifies within the mold cavity, conventional injection molding machines increase the injection pressure (to maintain a substantially constant volumetric flow rate due to the smaller flow cross-sectional area). However, increasing the pressure is disadvantageous in terms of both cost and performance. As the pressure required to mold the component increases, the molding equipment must be strong enough to withstand additional pressure, which is generally equivalent to being more expensive. Manufacturers may have to purchase new equipment to accommodate this increased pressure. Thus, a reduction in the wall thickness of a given part can result in significant capital expenditure to achieve manufacturing through conventional injection molding techniques.

전술된 결점들 중 일부를 피하려는 노력으로, 많은 종래의 사출 성형 작업들은 주형 공동 내로의 플라스틱 재료의 유동 특성을 개선하기 위하여 전단-박화(shear-thinning) 플라스틱 재료를 사용한다. 전단-박화 플라스틱 재료가 주형 공동 내로 사출됨에 따라, 플라스틱 재료와 주형 공동 벽 사이에서 발생되는 전단력은 플라스틱 재료의 점도를 감소시키는 경향이 있어서, 플라스틱 재료가 주형 공동 내로 보다 자유롭게 그리고 용이하게 유동하도록 허용한다. 그 결과, 주형이 완전히 충전되기 전에 재료가 완전히 굳어지는 것을 피하기에 충분히 빠르게 박벽 부품들을 충전하는 것이 가능하다.In an effort to avoid some of the aforementioned drawbacks, many conventional injection molding operations use shear-thinning plastic materials to improve the flow characteristics of the plastic material into the mold cavities. As shear-thinned plastic material is injected into the mold cavity, the shear forces generated between the plastic material and the mold cavity wall tend to reduce the viscosity of the plastic material, allowing the plastic material to flow more freely and easily into the mold cavity do. As a result, it is possible to fill the thin wall components quickly enough to avoid the material becoming completely hardened before the mold is completely filled.

점도의 감소는 플라스틱 재료와 공급 시스템 사이에서, 그리고 플라스틱 재료와 주형 공동 벽 사이에서 발생되는 전단력의 크기에 직접적으로 관련된다. 따라서, 이러한 전단-박화 재료의 제조업자 및 사출 성형 시스템의 작업자는 전단을 증가시켜서, 점도를 감소시키려는 노력으로 사출 성형 압력을 보다 높게 하도록 하고 있다. 전형적으로, 고 출력 사출 성형 시스템(예컨대, 등급 101 및 등급 30 시스템)은 플라스틱 재료를 전형적으로 103 MPa(15,000 psi) 이상의 용융물 압력에서 주형 공동 내로 사출한다. 전단-박화 플라스틱 재료의 제조업자는 최소 용융물 압력을 초과해 주형 공동 내로 플라스틱 재료를 사출하도록 사출 성형 작업자에게 교시한다. 예를 들어, 폴리프로필렌 수지는 전형적으로 41 MPa(6,000 psi) 초과의 압력에서 가공된다(폴리프로필렌 수지 제조업자로부터의 권고 범위는 전형적으로 41 MPa(6,000 psi) 초과 내지 약 103 MPa(15,000 psi)임). 프레스 제조업자 및 가공 기술자는 전형적으로, 플라스틱 재료로부터 최대 박화 및 보다 나은 유동 특성을 끌어내기 위해, 최대 가능 전단 박화 - 이는 전형적으로 103 MPa(15,000 psi) 초과임 - 를 달성하기 위해서, 상기 범위의 상한에서 또는 그보다 상당히 더 높은 값에서 전단 박화 중합체를 가공할 것을 권고한다. 전단 박화 열가소성 중합체는 일반적으로 41 MPa(6,000 psi) 초과 내지 약 207 MPa(30,000 psi)의 범위에서 가공된다. 전단 박화 플라스틱의 사용에도 불구하고, 박벽형 부품의 가변 고압 사출 성형에 대해 실제적인 한계가 존재한다. 이러한 한계는 현재 박벽 비가 200 이상인 박벽 부품의 범위 내에 있다. 더욱이, 100 내지 200의 박벽 비를 갖는 부품도 비용이 엄청나게 높아질 수 있는데, 그 이유는 이들 부품이 일반적으로 약 103 MPa(15,000 psi) 내지 약 138 MPa(20,000 psi)의 사출 압력을 필요로 하기 때문이다.The decrease in viscosity is directly related to the magnitude of the shear force generated between the plastic material and the supply system and between the plastic material and the mold cavity wall. Thus, manufacturers of such shear-thinning materials and operators of injection molding systems are increasing their shear so as to increase the injection molding pressure in an effort to reduce viscosity. Typically, high power injection molding systems (e.g., grade 101 and grade 30 systems) inject plastic materials into mold cavities, typically at melt pressures of at least 15,000 psi (103 MPa). The manufacturer of the shear-thin plastic material teaches the injection molding operator to inject the plastic material into the mold cavity in excess of the minimum melt pressure. For example, polypropylene resins are typically processed at pressures greater than 6,000 psi (the recommended range from polypropylene resin manufacturers is typically from greater than 6,000 psi to 15,000 psi) being). Press makers and process engineers typically use a range of temperatures to achieve maximum possible shear thinning and better flow characteristics from plastic materials to achieve maximum possible shear thinning - typically above 15,000 psi (103 MPa) It is recommended that the shear thinning polymer be processed at an upper limit or significantly higher. Shear thinning thermoplastic polymers are typically processed in the range of greater than 6,000 psi (41 MPa) to about 30,000 psi (207 MPa). Despite the use of shear thinning plastics, there is a practical limit to the variable high pressure injection molding of thin walled components. These limits are within the range of the thin wall components with a current thin wall ratio of 200 or more. Moreover, parts with thin wall ratios of 100 to 200 can also be very costly, since these parts generally require an injection pressure of about 15,000 psi to about 20,000 psi to be.

박벽형 소비자 제품을 생산하는 대량 생산 사출 성형기(즉, 등급 101 및 등급 30 성형기)는 고 경도 재료로부터 제조되는 대다수의 주형을 갖는 주형들만을 사용한다. 대량 생산 사출 성형기는 전형적으로 연간 500,000 사이클 이상을 겪는다. 산업 품질 생산 주형은 연간 500,000 사이클 이상, 바람직하게는 연간 1,000,000 사이클 초과, 보다 바람직하게는 연간 5,000,000 사이클 초과, 그리고 더욱 더 바람직하게는 연간 10,000,000 사이클 초과를 견디도록 설계되어야 한다. 이러한 기계는 생산 속도를 증가시키기 위해 다중 공동 주형 및 복잡한 냉각 시스템을 갖는다. 고 경도 재료는 더 낮은 경도의 재료보다 반복되는 고압 클램핑 작업을 더 잘 견딜 수 있다. 그러나, 대부분의 공구강과 같은 고 경도 재료는, 대체로 0.3 W/cm·℃(20 BTU/HR FT ℉) 미만의, 비교적 낮은 열전도율을 가지며, 이는 열이 용융된 플라스틱 재료로부터 고 경도 재료를 통해 전달되기 때문에 긴 냉각 시간으로 이어진다.Mass production injection molding machines (i.e., grade 101 and grade 30 molding machines) that produce thin walled consumer products use only molds having the majority of molds made from high hardness materials. Mass production injection molding machines typically experience more than 500,000 cycles per year. Industrial quality production molds should be designed to withstand over 500,000 cycles per year, preferably over 1,000,000 cycles per year, more preferably over 5,000,000 cycles per year, and even more preferably over 10,000,000 cycles per year. These machines have multiple co-molds and complex cooling systems to increase the production rate. High hardness materials are better able to withstand repeated high pressure clamping operations than materials with lower hardness. However, high hardness materials, such as most tool steels, have a relatively low thermal conductivity of less than about 0.3 BTM / HRC (20 BTU / HRFTF), which means that heat is transferred from the molten plastic material through the high hardness material Resulting in a long cooling time.

기존의 가변 고압 사출 성형기의 계속 증가하는 사출 압력 범위에도 불구하고, 종래의 가변 고압(예컨대, 138 MPa(20,000 psi)) 사출 성형기에서 박벽형 부품을 성형하기 위해 약 200(L/T 비)의 실제적인 한계가 여전히 존재하고, 약 100 내지 약 200의 박벽 비를 갖는 박벽 부품은 많은 제조업자에게 비용이 엄청나게 높을 수 있다.Despite the ever-increasing injection pressure range of conventional variable high-pressure injection molding machines, there is still a need for an actual (approximately 200 L / T ratio) injection molding machine for molding thin wall components in a conventional variable high pressure (e.g., 138 MPa (20,000 psi) There is still a limit and thin wall components with a thin wall thickness ratio of from about 100 to about 200 can be very costly to many manufacturers.

성형 조건의 변화는 용융된 플라스틱 재료의 특성에 크게 영향을 미칠 수 있다. 보다 구체적으로, (온도의 변화와 같은) 환경 조건의 변화는 용융된 플라스틱 재료의 점도를 높이거나 낮출 수 있다. 용융된 플라스틱 재료의 점도가 변화하면, 성형된 부품의 품질이 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 증가하는 경우, 성형된 부품은 쇼트 샷(short shot), 또는 용융된 플라스틱 재료의 부족을 경험할 수 있다. 반면에, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 감소하는 경우, 성형된 부품은 보다 얇은 용융된 플라스틱 재료가 주형 공동의 시임(seam) 내로 가압되기 때문에 플래싱(flashing)을 경험할 수 있다. 게다가, 원래 그대로의 재료와 혼합되는 재생 플라스틱 재료가 조합된 플라스틱 재료의 용융 유동 지수(melt flow index, MFI)를 변화시킬 수 있다. 종래의 사출 성형기는 재료 특성의 이들 변화를 고려하기 위해 작동 파라미터를 조절하지는 않는다. 그 결과, 종래의 사출 성형기는 보다 낮은 품질의 부품을 제조할 수 있으며, 이것은 품질 관리 검사 동안 제거되어야 함으로써, 작업의 비효율성으로 이어진다.Changes in molding conditions can significantly affect the properties of the molten plastic material. More specifically, a change in environmental conditions (such as a change in temperature) may increase or decrease the viscosity of the molten plastic material. If the viscosity of the molten plastic material changes, the quality of the molded part may be affected. For example, if the viscosity of the molten plastic material increases, the molded part may experience a short shot, or a shortage of molten plastic material. On the other hand, if the viscosity of the molten plastic material decreases, the molded part can experience flashing because the thinner molten plastic material is pressed into the septum of the mold cavity. In addition, the recycled plastic material mixed with the original material can change the melt flow index (MFI) of the combined plastic material. Conventional injection molding machines do not regulate operating parameters to account for these changes in material properties. As a result, conventional injection molding machines can produce lower quality parts, which must be removed during the quality control inspection, leading to inefficiency of operation.

본 발명의 목적은 사출 성형 가동 동안의 재료 특성의 변화를 고려하기 위한 사출 성형기 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an injection molding machine and method for considering changes in material properties during injection molding operation.

본 발명은 용융된 플라스틱 재료의 유동성(flowability)에 있어서의 변화를 보상하도록 사출 성형 공정을 자동적으로 조절하는 방법으로서, 적어도 하나의 주형 공동(mold cavity)을 갖는 사출 성형기를 제공하는 단계; 상기 사출 성형기의 사출 성형 공정을 위한 사출 성형 압력을 적어도 부분적으로 결정하는 제어 신호를 제공하도록 구성된 압력 제어 출력부를 포함하는 사출 성형 제어기를 제공하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,A method of automatically adjusting an injection molding process to compensate for changes in flowability of a molten plastic material, the method comprising: providing an injection molding machine having at least one mold cavity; The method comprising: providing an injection molding controller comprising a pressure control output configured to provide a control signal to at least partially determine an injection molding pressure for an injection molding process of the injection molding machine,

상기 방법은,The method comprises:

사출 성형 사이클 중의 제1 시간에서 상기 압력 제어 출력부로부터의 제1 제어 신호를 측정하는 단계; 상기 제1 시간에 후속하는, 상기 사출 성형 사이클 중의 제2 시간에서 상기 압력 제어 출력부로부터의 제2 제어 신호를 측정하는 단계; 비교 결과를 얻기 위해, 상기 압력 제어 출력부로부터의 상기 제1 제어 신호와 상기 압력 제어 출력부로부터의 상기 제2 제어 신호를 비교하는 단계; 및 상기 제2 시간에 후속하는 제3 시간에서, 상기 비교 결과에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 압력 제어 출력부를 위한 제3 제어 신호를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다.Measuring a first control signal from the pressure control output at a first time during an injection molding cycle; Measuring a second control signal from the pressure control output at a second time in the injection molding cycle subsequent to the first time; Comparing the first control signal from the pressure control output and the second control signal from the pressure control output to obtain a comparison result; And at a third time subsequent to the second time, determining a third control signal for the pressure control output based at least in part on the comparison result. do.

도면에 개시된 실시예는 본질적으로 예증적이고 예시적인 것이며, 특허청구범위에 의해 한정되는 주제를 제한하고자 하는 것이 아니다. 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명은 이하의 도면과 관련하여 읽혀질 때 이해될 수 있으며, 도면에서 동일한 구조체는 동일한 도면 부호로 지시된다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 사출 성형기의 개략도를 예시하는 도면.
도 2는 도 1의 사출 성형기에서 형성된 박벽형 부품의 일 실시예를 예시하는 도면.
도 3은 종래의 사출 성형기에 대한 공동 압력 대 시간 그래프 위에 중첩된, 도 1의 사출 성형기에 대한 공동 압력 대 시간 그래프.
도 4는 종래의 사출 성형기에 대한 공동 압력 대 시간 그래프 위에 중첩된, 도 1의 사출 성형기에 대한 다른 공동 압력 대 시간 그래프이며, 이러한 그래프들은 소정 충전 단계에 소요되는 충전 시간의 백분율을 예시함.
도 5a 내지 도 5d는 종래의 사출 성형기에 의한 다양한 충전 스테이지에서의 박벽 주형 공동의 일부분의 측단면도.
도 6a 내지 도 6d는 도 1의 사출 성형기에 의한 다양한 충전 스테이지에서의 박벽 주형 공동의 일부분의 측단면도.
도 7은 도 1의 사출 성형기 상에서 수행될 수 있는 사출 성형 사이클의 개략도.
도 8은 용융된 플라스틱 재료의 점도에 있어서의 변화의 영향을 예시하는, 사출 성형기에 대한 압력 대 시간 그래프.
도 9a는 사출 성형 사이클 동안의 시간 경과에 따른 제어 신호 전압의 변화를 예시하는 그래프.
도 9b는 용융물 이동 기계 구성요소에 대한 이동된 거리에 걸친 제어 신호 전압의 변화를 예시하는 그래프.
도 10은 용융된 플라스틱 재료의 점도 변화를 고려하는 사출 성형 공정을 예시하는 논리도.
도 11은 도 10의 논리도를 구현하는 데 사용될 수 있는 제어 시스템의 개략도.
The embodiments disclosed in the drawings are illustrative and exemplary in nature and are not intended to limit the subject matter defined by the claims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following detailed description of an exemplary embodiment may be understood when read in conjunction with the following drawings, wherein like structure is indicated with like reference numerals.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 illustrates a schematic diagram of an injection molding machine constructed in accordance with the present invention.
Figure 2 illustrates one embodiment of a thin walled part formed in the injection molding machine of Figure 1;
Figure 3 is a graph of the joint pressure versus time for the injection molding machine of Figure 1 overlaid on a joint pressure versus time graph for a conventional injection molding machine.
FIG. 4 is a graph of another cavity pressure versus time for the injection molding machine of FIG. 1 overlaid on a common pressure versus time graph for a conventional injection molding machine, and these graphs illustrate the percentage of charge time required for a given charge step.
5a-5d are side cross-sectional views of a portion of a thin wall mold cavity in various filling stages by a conventional injection molding machine.
6A-6D are side cross-sectional views of a portion of a thin wall mold cavity in various filling stages by the injection molding machine of FIG.
Figure 7 is a schematic view of an injection molding cycle that can be performed on the injection molding machine of Figure 1;
8 is a graph of pressure versus time for an injection molding machine illustrating the effect of changes in viscosity of a molten plastic material.
9A is a graph illustrating changes in control signal voltage over time during an injection molding cycle.
9B is a graph illustrating changes in the control signal voltage over a shifted distance to a melt transfer machine component.
10 is a logic diagram illustrating an injection molding process that takes into account viscosity changes of a molten plastic material;
Figure 11 is a schematic diagram of a control system that may be used to implement the logic diagram of Figure 10;

본 발명의 실시예는 일반적으로 사출 성형에 의해 제품을 제조하는 시스템, 기계, 제품, 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 낮은 실질적으로 일정한 압력의 사출 성형에 의해 제품을 제조하는 시스템, 제품, 및 방법에 관한 것이다. 그러나, 본 명세서에 기술된 용융된 플라스틱 재료의 점도 변화를 고려하기 위한 장치 및 방법은 낮은 실질적으로 일정한 압력의 사출 성형기 및 사출 성형 공정으로 제한되지 않는다. 오히려, 용융된 플라스틱 재료의 점도 변화를 고려하기 위한 개시된 장치 및 방법은 높은 압력 공정, 낮은 압력 공정, 가변 압력 공정, 및 일정한 또는 실질적으로 일정한 압력 공정을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 사실상 임의의 사출 성형기 또는 사출 성형 공정에 포함될 수 있다.Embodiments of the present invention generally relate to systems, machines, products, and methods for producing articles by injection molding, and more particularly to systems, articles, and articles for manufacturing articles by injection molding at low, And methods. However, the apparatus and method for considering viscosity changes of the molten plastic material described herein are not limited to injection molding machines and injection molding processes at low, substantially constant pressures. Rather, the disclosed apparatus and methods for considering viscosity changes of the molten plastic material can be used in virtually any injection, including but not limited to high pressure processes, low pressure processes, variable pressure processes, and constant or substantially constant pressure processes Molding machine or an injection molding process.

열가소성 재료의 용융물 압력에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "낮은 압력"은 사출 성형기의 노즐 부근에서의 103 MPa(15,000 psi) 이하의 용융물 압력을 의미한다.The term "low pressure" as used herein with respect to the melt pressure of a thermoplastic material means a melt pressure of no more than 15,000 psi (103 MPa) near the nozzle of the injection molding machine.

열가소성 재료의 용융물 압력에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "실질적으로 일정한 압력"은 기준 용융물 압력으로부터의 편차가 열가소성 재료의 물리적 특성의 유의미한 변화를 생성하지 않음을 의미한다. 예를 들어, "실질적으로 일정한 압력"은 용융된 열가소성 재료의 점도가 유의미하게 변화하지 않게 하는 압력 변동을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 이 점에 있어서 용어 "실질적으로 일정한"은 기준 용융물 압력으로부터 대략 30%의 편차를 포함한다. 예를 들어, 용어 "대략 32 MPa(4600 psi)의 실질적으로 일정한 압력"은 약 41 MPa(6000 psi)(32 MPa(4600 psi)보다 30% 높음) 내지 약 22 MPa(3200 psi)(32 MPa(4600 psi)보다 30% 낮음)의 범위 내의 압력 변동을 포함한다. 용융물 압력은, 용융물 압력이 언급된 압력으로부터 30% 이하로 변동되는 한, 실질적으로 일정한 것으로 간주된다.The term "substantially constant pressure" as used herein with respect to the melt pressure of a thermoplastic material means that the deviation from the reference melt pressure does not produce a significant change in the physical properties of the thermoplastic material. For example, "substantially constant pressure" includes, but is not limited to, pressure fluctuations that prevent the viscosity of the molten thermoplastic material from changing significantly. In this regard, the term "substantially constant" includes a deviation of approximately 30% from the reference melt pressure. For example, the term "substantially constant pressure of about 4600 psi" refers to a pressure of about 41 MPa (6000 psi) (30% higher than 32 MPa (4600 psi)) to about 32 MPa (30% less than 4600 psi). The melt pressure is considered to be substantially constant as long as the melt pressure varies from 30% below the mentioned pressure.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "용융물 홀더"는 기계 노즐과 유체 연통하는 용융된 플라스틱을 수용하는 사출 성형기의 부분을 지칭한다. 용융물 홀더는 중합체가 원하는 온도에서 준비되고 유지될 수 있도록 가열된다. 용융물 홀더는, 중앙 제어 유닛과 통신하고 다이어프램(diaphragm)을 전진시켜 용융된 플라스틱을 기계 노즐을 통해 가압하도록 제어될 수 있는 동력원, 예를 들어 유압 실린더 또는 전기 서보 모터에 연결된다. 이어서 용융된 재료는 러너(runner) 시스템을 통해 주형 공동 내로 유동한다. 용융물 홀더는 단면이 원통형일 수 있거나, 다이어프램이 중합체를 0.7 MPa(100 psi)만큼 낮은 압력 내지 276 MPa(40,000 psi) 이상의 범위일 수 있는 압력하에서 기계 노즐을 통해 가압하도록 허용할 대안적인 단면을 가질 수 있다. 다이어프램은 선택적으로 사출 전에 중합체 재료를 가소화하도록 설계된 플라이트(flight)를 갖는 왕복 스크류에 일체적으로 연결될 수 있다.The term "melt holder " as used herein refers to that portion of an injection molding machine that contains molten plastic in fluid communication with a machine nozzle. The melt holder is heated so that the polymer can be prepared and maintained at the desired temperature. The melt holder is connected to a power source, for example a hydraulic cylinder or an electric servomotor, which can be controlled to communicate with the central control unit and advance the diaphragm to press the molten plastic through the machine nozzle. The molten material then flows into a mold cavity through a runner system. The melt holder may be cylindrical in cross section or it may have an alternative cross-section that allows the diaphragm to press through the machine nozzle under pressure that may range from a pressure as low as 100 psi to as high as 40,000 psi . The diaphragm may optionally be integrally connected to a reciprocating screw having a flight designed to plasticize the polymeric material prior to injection.

용어 "높은 L/T 비"는 일반적으로 100 이상의 L/T 비를 지칭하고, 보다 구체적으로는 200 이상, 그러나 1000 미만의 L/T 비를 지칭한다. L/T 비의 계산은 아래에 정의된다.The term "high L / T ratio" generally refers to an L / T ratio of 100 or more, and more specifically to an L / T ratio of 200 or more, but less than 1000. The calculation of the L / T ratio is defined below.

용어 "피크 유량"은 일반적으로 기계 노즐에서 측정된 바와 같은 최대 체적 유량을 지칭한다.The term "peak flow rate " generally refers to the maximum volumetric flow rate as measured at a machine nozzle.

용어 "피크 사출 속도"는 일반적으로 중합체를 공급 시스템 내로 가압하는 공정에서 사출 램(injection ram)이 이동하는 최대 선형 속도를 지칭한다. 램은, 예를 들어 단일 스테이지의 사출 시스템의 경우에는 왕복 스크류, 또는 예를 들어 2-스테이지의 사출 시스템의 경우에는 유압 램일 수 있다.The term "peak injection velocity" generally refers to the maximum linear velocity at which the injection ram travels in the process of pressurizing the polymer into the feed system. The ram may be, for example, a reciprocating screw in the case of a single-stage injection system or a hydraulic ram in the case of a two-stage injection system.

용어 "램 속도"는 일반적으로 중합체를 공급 시스템 내로 가압하는 공정에서 사출 램이 이동하는 선형 속도를 지칭한다.The term "ram speed" generally refers to the linear velocity at which the injection ram moves in the process of pressing the polymer into the feed system.

용어 "유량"은 일반적으로 기계 노즐에서 측정된 바와 같은 중합체의 체적 유량을 지칭한다. 이러한 유량은 램 속도 및 램 단면적에 기초하여 계산될 수 있거나, 기계 노즐 내에 위치된 적합한 센서에 의해 측정될 수 있다.The term "flow rate " refers generally to the volume flow rate of a polymer as measured at a machine nozzle. This flow rate can be calculated based on the ram speed and the cross sectional area of the ram, or can be measured by a suitable sensor located in the machine nozzle.

용어 "공동 퍼센트 충전"은 일반적으로 체적 기준으로 충전된 공동의 백분율을 지칭한다. 예를 들어, 공동이 95% 충전된 경우, 충전된 주형 공동의 총 체적은 주형 공동의 총 체적 용량의 95%이다.The term " cavity percent charge "generally refers to the percentage of voids filled on a volumetric basis. For example, when the cavity is 95% filled, the total volume of the filled mold cavity is 95% of the total volume of the cavity of the mold.

용어 "용융물 온도"는 일반적으로 용융물 홀더 내에, 그리고 중합체를 용융된 상태로 유지하는 고온 러너 시스템이 사용될 때 재료 공급 시스템 내에 유지되는 중합체의 온도를 지칭한다. 용융물 온도는 재료에 따라 변하지만, 원하는 용융물 온도는 일반적으로 재료 제조업자에 의해 권장되는 범위 내에 있는 것으로 이해된다.The term "melt temperature" generally refers to the temperature of the polymer held in the melt supply system when the hot runner system is used to hold the melt in the melt holder and in the melted state. It is understood that the melt temperature varies with the material, but the desired melt temperature is generally within the range recommended by the material manufacturer.

용어 "게이트 크기"는 일반적으로 러너와 주형 공동의 교차에 의해 형성되는, 게이트의 단면적을 지칭한다. 고온 러너 시스템의 경우, 게이트는 게이트에서 재료의 유동의 확실한 차단이 없는 개방 설계, 또는 밸브 핀이 게이트를 통한 주형 공동 내로의 재료의 유동을 기계적으로 차단하는 데 사용되는 폐쇄 설계(통상 밸브 게이트로 지칭됨)일 수 있다. 게이트 크기는 단면적을 지칭하며, 예를 들어 1 mm 게이트 직경은 게이트가 주형 공동과 만나는 점에서 1 mm 직경을 갖는 게이트의 단면적과 동등한 게이트의 단면적을 지칭한다. 게이트의 단면은 임의의 원하는 형상일 수 있다.The term "gate size" generally refers to the cross-sectional area of the gate formed by the intersection of the runner and the mold cavity. In the case of a hot runner system, the gate is either an open design without a definite cut-off of the flow of material at the gate, or a closed design, typically used to mechanically block the flow of material into the mold cavity through the gate Lt; / RTI > The gate size refers to the cross-sectional area, for example a 1 mm gate diameter refers to the cross-sectional area of the gate equal to the cross-sectional area of the gate with a 1 mm diameter at the point where the gate meets the mold cavity. The cross section of the gate can be of any desired shape.

용어 "유효 게이트 면적"은 일반적으로 열가소성 물질을 주형 공동에 공급하는 공급 시스템(예컨대, 러너)의 재료 유동 채널과 주형 공동의 교차점에 대응하는 게이트의 단면적을 지칭한다. 게이트는 가열될 수 있거나 가열되지 않을 수 있다. 게이트는 주형 공동 내로의 원하는 열가소성 물질 유동을 달성하기에 적합한 원형 또는 임의의 단면 형상일 수 있다.The term "effective gate area" generally refers to the cross-sectional area of the gate corresponding to the intersection of the material flow channel and the mold cavity of the supply system (e.g., runner) supplying the thermoplastic material to the mold cavity. The gate may or may not be heated. The gate may be circular or of any cross-sectional shape suitable for achieving the desired flow of thermoplastic material into the mold cavity.

용어 "증대 비"는 일반적으로 사출 동력원이 용융된 중합체를 기계 노즐을 통해 가압하는 사출 램에 대해 갖는 기계적 확대율(mechanical advantage)을 지칭한다. 유압 동력원의 경우, 유압 피스톤이 사출 램에 비하여 10:1의 기계적 확대율을 가질 것이라는 것이 통상적이다. 그러나, 기계적 확대율은 2:1과 같은 훨씬 더 낮은 비 내지 50:1과 같은 훨씬 더 높은 기계적 확대 비의 범위일 수 있다.The term " increase ratio "generally refers to the mechanical advantage that the injection power source has for the injection ram that presses the molten polymer through the machine nozzle. In the case of a hydraulic power source, it is typical that the hydraulic piston will have a mechanical magnification of 10: 1 compared to the injection ram. However, the mechanical magnification may range from much lower mechanical ratio such as 2: 1 to much higher mechanical magnification such as 50: 1.

용어 "피크 출력"은 일반적으로 주형 공동을 충전할 때 생성되는 최대 출력을 지칭한다. 피크 출력은 충전 사이클 내의 임의의 지점에서 일어날 수 있다. 피크 출력은 기계 노즐에서 측정된 바와 같은 플라스틱 압력에, 기계 노즐에서 측정된 바와 같은 유량을 곱한 값에 의해 정해진다. 출력은 식 P = p * Q에 의해 계산되며, 여기서 p는 압력이고 Q는 체적 유량이다.The term "peak output" generally refers to the maximum output produced when charging the mold cavity. The peak output may occur at any point within the charge cycle. The peak power is determined by the plastic pressure as measured at the machine nozzle, multiplied by the flow rate as measured at the machine nozzle. The output is calculated by the equation P = p * Q, where p is the pressure and Q is the volumetric flow rate.

용어 "체적 유량"은 일반적으로 기계 노즐에서 측정된 바와 같은 유량을 지칭한다. 이러한 유량은 램 속도 및 램 단면적에 기초하여 계산될 수 있거나, 기계 노즐 내에 위치된 적합한 센서에 의해 측정될 수 있다.The term "volumetric flow rate " generally refers to a flow rate as measured at a machine nozzle. This flow rate can be calculated based on the ram speed and the cross sectional area of the ram, or can be measured by a suitable sensor located in the machine nozzle.

용어 "충전된" 및 "충만한"은, 열가소성 재료를 포함하는 주형 공동에 관하여 사용될 때, 상호교환가능하고, 둘 모두의 용어는 열가소성 재료가 주형 공동 내로의 유동을 중단하였음을 의미한다.The terms "filled" and "full" are interchangeable when used in reference to a mold cavity comprising a thermoplastic material, and both terms mean that the thermoplastic material has stopped flowing into the mold cavity.

용어 "샷 크기"는 일반적으로 주형 공동 또는 공동들을 완전히 충전하기 위해 용융물 홀더로부터 사출되는 중합체의 체적을 지칭한다. 샷 크기 체적은 사출 직전의 용융물 홀더 내의 중합체의 온도 및 압력에 기초하여 정해진다. 다시 말하면, 샷 크기는 주어진 온도 및 압력에서 사출 성형 램의 스트로크로 사출되는 용융된 플라스틱 재료의 총 체적이다. 샷 크기는 하나 이상의 게이트를 통해 하나 이상의 사출 공동 내로 용융된 플라스틱 재료를 사출하는 것을 포함할 수 있다. 용융된 플라스틱 재료의 샷은 또한 하나 이상의 용융물 홀더에 의해 준비되고 사출될 수 있다.The term "shot size" generally refers to the volume of polymer that is ejected from the melt holder to fully fill the mold cavities or cavities. The shot size volume is determined based on the temperature and pressure of the polymer in the melt holder just prior to injection. In other words, the shot size is the total volume of molten plastic material injected into the stroke of the injection molding ram at a given temperature and pressure. The shot size may include injecting the molten plastic material into one or more injection cavities through one or more gates. Shots of molten plastic material may also be prepared and injected by one or more melt holders.

용어 "헤지테이션(hesitation)"은 일반적으로 중합체의 일부분이 그것의 비-유동 온도 미만으로 떨어지고 굳어지기 시작하도록 허용하기에 충분히 유동 선단의 속도가 최소화된 점을 지칭한다.The term "hesitation " generally refers to a point at which the velocity of the flow front is minimized to allow a portion of the polymer to begin falling below its non-flow temperature and begin to harden.

용어 "전기 모터" 또는 "전기 프레스"는 본 명세서에 사용될 때 전기 서보 모터 및 전기 리니어 모터 둘 모두를 포함한다.The term " electric motor "or" electric press "includes both an electric servomotor and an electric linear motor as used herein.

용어 "피크 출력 유동 계수"는 단일 사출 성형 사이클 동안 사출 성형 시스템에 의해 요구되는 피크 출력의 정규화된 척도를 지칭하고, 피크 출력 유동 계수는 상이한 사출 성형 시스템들의 출력 요건들을 직접 비교하는 데 사용될 수 있다. 피크 출력 유동 계수는 먼저 (본 명세서에서 정의되는 바와 같이) 충전 사이클 동안 성형 압력에 유량을 곱한 최대 값에 대응하는 피크 출력을 결정하고, 이어서 충전될 주형 공동에 대한 샷 크기를 결정함으로써 계산된다. 이어서, 피크 출력 유동 계수가, 피크 출력을 샷 크기로 나눔으로써 계산된다.The term "peak output flow coefficient" refers to a normalized measure of the peak output required by an injection molding system during a single injection molding cycle, and the peak output flow coefficient can be used to directly compare the output requirements of different injection molding systems . The peak output flow coefficient is first calculated by determining the peak output corresponding to the maximum value of the molding pressure multiplied by the flow rate during the charge cycle (as defined herein), and then determining the shot size for the mold cavity to be filled. The peak output flow coefficient is then calculated by dividing the peak output by the shot size.

용어 "낮은 일정한 압력의 사출 성형기"는 103 MPa(15,000 psi) 미만인 실질적으로 일정한 사출 압력을 사용하는 등급 101 또는 등급 30 사출 성형기로 정의된다. 대안적으로, 용어 "낮은 일정한 압력의 사출 성형기"는 103 MPa(15,000 psi) 미만인 실질적으로 일정한 사출 압력을 사용하는, 그리고 주형 코어(사이에 주형 공동을 한정하는 제1 및 제2 주형 부품으로 구성됨)가 그것의 유효 수명의 종료에 도달하기 전에 100만회 초과의 사이클, 바람직하게는 125만회 초과의 사이클, 보다 바람직하게는 200만회 초과의 사이클, 보다 바람직하게는 500만회 초과의 사이클, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 1000만회 초과의 사이클을 수행할 수 있는 사출 성형기로 정의될 수 있다. "낮은 일정한 압력의 사출 성형기"의 특징은 100 초과(그리고 바람직하게는 200 초과)의 L/T 비를 갖는 주형 공동, 다수의 주형 공동(바람직하게는 4개의 주형 공동, 보다 바람직하게는 16개의 주형 공동, 보다 바람직하게는 32개의 주형 공동, 보다 바람직하게는 64개의 주형 공동, 보다 바람직하게는 128개의 주형 공동, 그리고 보다 바람직하게는 256개의 주형 공동, 또는 4개 내지 512개의 임의의 개수의 주형 공동), 가열된 러너, 및 유도식 배출 메커니즘을 포함한다.The term "low constant pressure injection molding machine" is defined as a class 101 or grade 30 injection molding machine using a substantially constant injection pressure of less than 15,000 psi (103 MPa). Alternatively, the term "injection molding machine with low constant pressure" is made up of first and second mold parts defining a mold cavity between mold cores (using a substantially constant injection pressure of less than 15,000 psi) More than one million cycles, more preferably more than two million cycles, more preferably more than five million cycles, and much more before the end of its useful life, Preferably an injection molding machine capable of performing a cycle exceeding 10 million times. A feature of a "low constant pressure injection molding machine" is that it has a mold cavity with an L / T ratio greater than 100 (and preferably greater than 200), a plurality of mold cavities (preferably four mold cavities, More preferably 64 mold cavities, more preferably 64 mold cavities, more preferably 128 mold cavities, and more preferably 256 mold cavities, or 4 to 512 arbitrary number of mold cavities, more preferably 32 mold cavities, more preferably 64 mold cavities, Mold cavity), a heated runner, and an inductive drain mechanism.

용어 "유효 수명"은 파괴 또는 예정된 교체 전의, 주형 부품의 예상 수명으로 정의된다. 주형 부품 또는 주형 코어(또는 주형 공동을 한정하는 주형의 임의의 부품)와 관련하여 사용될 때, 용어 "유효 수명"은 성형된 부품에 품질 문제가 발생하기 전에, 주형 부품의 완전성에 관하여 문제(예컨대, 골링(galling), 분리선의 변형, 셧-오프(shut-off) 표면의 변형 또는 과도한 마모)가 발생하기 전에, 또는 주형 부품에 기계적 파괴(예컨대, 피로 파괴 또는 피로 균열)가 발생하기 전에 주형 부품 또는 주형 코어가 사용될 것으로 예상되는 시간을 의미한다. 전형적으로, 주형 부품은 주형 공동을 한정하는 접촉 표면이 폐기되거나 교체되어야 할 때 그것의 "유효 수명"의 종료에 도달한다. 주형 부품은 주형 부품의 "유효 수명"에 걸쳐 때때로 수리 또는 재생을 필요로 할 수 있으며, 이러한 수리 또는 재생은 허용가능한 성형된 부품 품질 및 성형 효율을 달성하기 위하여 주형 부품의 완전한 교체를 요구하지는 않는다. 더욱이, 부품이 주형으로부터 적절히 제거되지 않고 주형이 배출되지 않은 부품 상에 강제로 폐쇄되는 것, 또는 작업자가 성형된 부품을 제거하기 위하여 잘못된 공구를 사용하여 주형 구성요소를 손상시키는 것과 같은, 주형 부품의 정상적인 작동과 관련 없는 손상이 주형 부품에 대해 일어나는 것이 가능하다. 이러한 이유로, 이러한 손상된 구성요소들을 그들이 그들의 유효 수명의 종료에 도달하기 전에 교체하기 위하여 예비 주형 부품들이 때때로 사용된다. 손상으로 인한 주형 부품의 교체는 예상 유효 수명을 변화시키지 않는다.The term "useful life" is defined as the expected life of a mold part before breaking or a scheduled replacement. The term "useful life" when used in connection with a mold part or mold core (or any part of a mold that defines a mold cavity) refers to a problem with respect to the integrity of the mold part, (E.g., fatigue fracture or fatigue crack) occurs in the mold part, before the mold part (s), the galling, the deformation of the parting line, the deformation or excessive wear of the shut- Means the time that a part or mold core is expected to be used. Typically, the mold part reaches the end of its "useful life" when the contact surface defining the mold cavity is to be discarded or replaced. The mold part may require repair or regeneration from time to time over the "useful life" of the mold part, and such repair or regeneration does not require complete replacement of the mold part to achieve acceptable molded part quality and molding efficiency . Furthermore, it is possible that the part is not properly removed from the mold and the mold is forcibly closed on the unreleased part, or the mold part is damaged by the operator using a wrong tool to remove the molded part, It is possible for damage not related to the normal operation of the mold part to occur with respect to the mold part. For this reason, spare mold parts are sometimes used to replace these damaged components before they reach the end of their useful life. Replacement of mold parts due to damage does not change the expected useful life.

용어 "유도식 배출 메커니즘"은 성형된 부품을 주형 공동으로부터 물리적으로 배출하도록 작동하는 동적 부품으로 정의된다.The term "inductive exhaust mechanism" is defined as a dynamic component that operates to physically eject a molded part from a mold cavity.

용어 "코팅"은 주형 공동을 한정하는 주형 부품의 표면 상에 배치되는, 주형 공동의 형상을 한정하는 것 이외의 주된 기능(예컨대, 주형 공동을 한정하는 재료를 보호하는 기능, 또는 주형 공동으로부터의 성형된 부품의 제거를 향상시키기 위해 성형된 부품과 주형 공동 벽 사이의 마찰을 감소시키는 기능)을 갖는, 두께가 0.13 mm(0.005 in) 미만인 재료의 층으로 정의된다.The term "coating" refers to a material having a major function (for example, a function of protecting the material defining the mold cavity, or a function of protecting the mold cavity from the mold cavity), which is located on the surface of the mold component defining the mold cavity. And a function to reduce friction between the molded part and the mold cavity wall to improve removal of the molded part).

용어 "평균 열전도율"은 주형 공동 또는 주형 측부 또는 주형 부품을 구성하는 임의의 재료의 열전도율로 정의된다. 코팅, 스택 플레이트, 지지 플레이트, 및 게이트 또는 러너 - 주형 공동과 일체형이든지 또는 주형 공동과 분리형이든지 간에 - 를 구성하는 재료는 평균 열전도율에 포함되지 않는다. 평균 열전도율은 체적 가중에 기초하여 계산된다.The term "average thermal conductivity" is defined as the thermal conductivity of any material that constitutes a mold cavity or mold side or mold part. The materials constituting the coating, the stack plate, the support plate, and the gate or runner-whether integral with the mold cavity or separated from the mold cavity-are not included in the average thermal conductivity. The average thermal conductivity is calculated based on volume weighting.

용어 "유효 냉각 표면"은 열이 그것을 통해 주형 부품으로부터 제거되는 표면으로 정의된다. 유효 냉각 표면의 일례는 능동 냉각 시스템으로부터의 냉각 유체를 위한 채널을 한정하는 표면이다. 유효 냉각 표면의 다른 예는 열이 그것을 통해 대기로 소산되는 주형 부품의 외측 표면이다. 주형 부품은 하나 초과의 유효 냉각 표면을 가질 수 있으며, 이에 따라 주형 공동 표면과 각각의 유효 냉각 표면 사이의 독특한 평균 열전도율을 가질 수 있다.The term "effective cooling surface" is defined as the surface on which heat is removed from the mold part through it. An example of an effective cooling surface is a surface that defines a channel for the cooling fluid from the active cooling system. Another example of an effective cooling surface is the outer surface of a mold part where heat is dissipated into the atmosphere through it. The mold part may have more than one effective cooling surface and thus a unique average thermal conductivity between the mold cavity surface and each effective cooling surface.

용어 "공칭 벽 두께"는 주형 공동이 균일한 두께를 갖도록 제조되는 경우 주형 공동의 이론적 두께로 정의된다. 공칭 벽 두께는 평균 벽 두께에 의해 근사화될 수 있다. 공칭 벽 두께는 개별 게이트에 의해 충전되는 주형 공동의 길이 및 폭을 적분함으로써 계산될 수 있다.The term "nominal wall thickness" is defined as the theoretical thickness of the mold cavity when the mold cavity is made to have a uniform thickness. The nominal wall thickness can be approximated by an average wall thickness. The nominal wall thickness can be calculated by integrating the length and width of the mold cavities filled by individual gates.

용어 "평균 경도"는 원하는 체적 내의 임의의 재료 또는 재료들의 조합에 대한 로크웰 경도(Rockwell hardness)로 정의된다. 하나 초과의 재료가 존재하는 경우, 평균 경도는 각 재료의 체적 가중 백분율에 기초한다. 평균 경도 계산은 주형 공동의 임의의 부분을 구성하는 재료들에 대한 경도들을 포함한다. 평균 경도 계산은 코팅, 스택 플레이트, 게이트 또는 러너 - 주형 공동과 일체형이든지 또는 그렇지 않든지 간에 -, 및 지지 플레이트를 구성하는 재료를 포함하지 않는다. 일반적으로, 평균 경도는 주형 냉각 영역 내의 재료의 체적 가중 경도를 말한다.The term "average hardness" is defined as the Rockwell hardness for any material or combination of materials within a desired volume. Where more than one material is present, the average hardness is based on the volume weighted percentage of each material. The average hardness calculations include hardnesses for the materials that make up any part of the mold cavity. Average hardness calculations do not include materials that make up the support plate, whether integrated with the coating, stack plate, gate or runner-mold cavity, or not. Generally, the average hardness refers to the volume weighted hardness of the material in the mold cooling zone.

용어 "주형 냉각 영역"은 주형 공동 표면과 유효 냉각 표면 사이에 놓이는 소정 체적의 재료로 정의된다.The term "mold cooling zone" is defined as a certain volume of material that lies between the mold cavity surface and the effective cooling surface.

용어 "사이클 시간" 또는 "사출 성형 사이클"은 사출 성형된 부품을 완전히 형성하는 데 요구되는 사출 성형 공정의 단일 반복으로 정의된다. 사이클 시간 또는 사출 성형 사이클은 용융된 열가소성 재료를 주형 공동 내로 전진시키는 단계, 열가소성 재료로 주형 공동을 실질적으로 충전하는 단계, 열가소성 재료를 냉각하는 단계, 제1 및 제2 주형 측부를 분리하여 냉각된 열가소성 재료를 노출시키는 단계, 열가소성 재료를 제거하는 단계, 및 제1 및 제2 주형 측부를 폐쇄하는 단계를 포함한다.The term " cycle time "or" injection molding cycle "is defined as a single iteration of the injection molding process required to fully form an injection molded part. The cycle time or injection molding cycle includes advancing the molten thermoplastic material into the mold cavity, substantially filling the mold cavity with the thermoplastic material, cooling the thermoplastic material, separating the first and second mold sides, Exposing the thermoplastic material, removing the thermoplastic material, and closing the first and second mold sides.

용어 "사출 성형 가동"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 공통의 사출 성형기 상에서 수행되는 일련의 순차적인 사출 성형 사이클들을 포함한다.The term " injection molding operation " includes a series of sequential injection molding cycles that are performed on a common injection molding machine, as used herein.

용어 "유동성(flowability)"은, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용융된 플라스틱 재료가 사출 성형 시스템을 통해 유동할 때 그것의 유동 저항을 포함하며, 용융된 플라스틱 재료의 조성, 온도, 전단, 주형 설계, 및 부품 설계를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 용융된 플라스틱 재료의 상대 점도에 대한 모든 영향을 고려한다.The term "flowability" as used herein refers to the flow resistance of a molten plastic material as it flows through an injection molding system, such as the composition, temperature, shear, All influences on the relative viscosity of the molten plastic material, including, but not limited to, design, and part design.

용어 "유동 계수(flow factor)"는 증분적 기간에 대한, 비례 밸브에 대한 제어 신호의 비로 정의된다. 이러한 비는 전압/시간 단위로, 예를 들어 밀리볼트/마이크로초 단위로 표현될 수 있다. 이러한 비는 임의의 유형의 사출 프레스(예를 들어, 유압 프레스 또는 전기 프레스)에 대해 결정될 수 있고, 식: FF = (CS1-CS2)/T에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 CS1 및 CS2는 증분적 기간에 걸쳐 측정된 제어 신호이다.The term "flow factor" is defined as the ratio of the control signal for the proportional valve to the incremental period. This ratio can be expressed in voltage / time units, for example in millivolts / microseconds. This ratio can be determined for any type of injection press (e.g. hydraulic press or electric press) and can be calculated by the formula FF = (CS1-CS2) / T, where CS1 and CS2 are incremental And is a control signal measured over a period of time.

용어 "점도 변화 지수"는 사출 성형기 내의, 사출 스크류와 같은, 용융물 이동 기계 구성요소에 대한 주어진 이동 거리에 대한, 비례 밸브에 대한 제어 신호의 비로 정의된다. 이러한 비는 전압/거리 단위로, 예를 들어 밀리볼트/미크론(micron) 단위로 표현될 수 있다. 이러한 비는 임의의 유형의 사출 프레스(예를 들어, 유압 프레스 또는 전기 프레스)에 대해 결정될 수 있고, 식: VCI = (CS1 - CS2)/S에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 CS1은 제1 제어 신호이고, CS2는 제2 제어 신호이고, S는 용융물 이동 기계 구성요소에 대한 이동 거리이다.The term "viscosity index" is defined as the ratio of the control signal for a proportional valve to a given travel distance for a melt transfer machine component, such as an injection screw, in an injection molding machine. This ratio can be expressed in units of voltage / distance, for example in millivolts / micron. This ratio can be determined for any type of injection press (e.g. hydraulic press or electric press) and can be calculated by the formula VCI = (CS1 - CS2) / S, where CS1 is the first control CS2 is the second control signal, and S is the travel distance for the melt transfer machine component.

용어 "비례 밸브"는 전자 제어 신호에 비례하여 이동하는 밸브로 정의된다. 예를 들어, 전자 제어 신호가 10%만큼 증가하는 경우, 비례 밸브는 10% 더 많은 재료가 밸브를 통해 유동하는 것을 허용하도록 개방될 것이다.The term "proportional valve" is defined as a valve that moves in proportion to the electronic control signal. For example, if the electronic control signal increases by 10%, the proportional valve will be opened to allow 10% more material to flow through the valve.

낮은 일정한 압력의 사출 성형기는 또한 칫솔 손잡이 및 면도기 손잡이와 같은 박벽형 소비자 제품을 제조하는 데 사용될 수 있는, 2012년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/601,514호(이에 의해 본 명세서에 참고로 포함됨)에 개시된 고 생산성 사출 성형기와 같은, 고 생산성 사출 성형기(예컨대, 등급 101 또는 등급 30 사출 성형기, 또는 "초고 생산성 성형기")일 수 있다. 박벽형 부품은 일반적으로 100 이상의 높은 L/T 비를 갖는 것으로 정의된다.Injection molding machines of low constant pressure are also known from U.S. Patent Application No. 13 / 601,514, filed August 31, 2012, which is hereby incorporated herein by reference in its entirety, which may be used to make thin walled consumer products such as toothbrush handles and razor handles (E.g., a grade 101 or grade 30 injection molding machine, or "ultra-high productivity molding machine"), such as the high productivity injection molding machine disclosed in US Pat. Thin-walled components are generally defined as having a high L / T ratio of 100 or greater.

도면을 상세히 참조하면, 도 1은 일반적으로 사출 시스템(12) 및 클램핑 시스템(14)을 포함하는 예시적인 낮은 일정한 압력의 사출 성형 장치(10)를 예시한다. 열가소성 재료가 열가소성 펠릿(16)의 형태로 사출 시스템(12)에 도입될 수 있다. 열가소성 펠릿(16)은, 열가소성 펠릿(16)을 사출 시스템(12)의 가열된 배럴(barrel)(20) 내로 공급하는 호퍼(hopper)(18)에 넣어질 수 있다. 열가소성 펠릿(16)은, 가열된 배럴(20) 내로 공급된 후에, 왕복 스크류(22)에 의해 가열된 배럴(20)의 단부로 구동될 수 있다. 가열된 배럴(20)의 가열 및 왕복 스크류(22)에 의한 열가소성 펠릿(16)의 압축은 열가소성 펠릿(16)이 용융되게 하여서, 용융된 열가소성 재료(24)를 형성한다. 용융된 열가소성 재료는 전형적으로 약 130℃ 내지 약 410℃의 온도에서 가공된다.Referring in particular detail to the drawings, FIG. 1 illustrates an exemplary low constant pressure injection molding apparatus 10 generally including an injection system 12 and a clamping system 14. A thermoplastic material may be introduced into the injection system 12 in the form of a thermoplastic pellet 16. The thermoplastic pellets 16 may be placed in a hopper 18 that feeds the thermoplastic pellets 16 into the heated barrel 20 of the injection system 12. [ The thermoplastic pellets 16 may be driven into the end of the barrel 20 heated by the reciprocating screw 22 after being fed into the heated barrel 20. Heating of the heated barrel 20 and compression of the thermoplastic pellets 16 by the reciprocating screw 22 cause the thermoplastic pellets 16 to melt and form the molten thermoplastic material 24. The molten thermoplastic material is typically processed at a temperature of from about 130 캜 to about 410 캜.

왕복 스크류(22)는 용융된 열가소성 재료(24)를 노즐(26)을 향해 가압하여, 용융된 열가소성 재료(24)의 유동을 주형 공동(32)으로 지향시키는 하나 이상의 게이트(30), 바람직하게는 3개 이하의 게이트를 통해 주형(28)의 주형 공동(32) 내로 사출될 열가소성 재료의 샷을 형성한다. 다른 실시예에서, 노즐(26)은 공급 시스템(도시되지 않음)에 의해 하나 이상의 게이트(30)로부터 분리될 수 있다. 주형 공동(32)은 주형(28)의 제1 주형 측부(25)와 제2 주형 측부(27) 사이에 형성되며, 제1 및 제2 주형 측부(25, 27)는 프레스 또는 클램핑 유닛(34)에 의해 압력하에서 결합된다. 프레스 또는 클램핑 유닛(34)은 2개의 주형 반부(25, 27)를 분리하도록 작용하는 사출 압력에 의해 가해지는 힘보다 큰 클램핑력을 성형 공정 동안 가함으로써, 용융된 열가소성 재료(24)가 주형 공동(32) 내로 사출되는 동안 제1 및 제2 주형 측부(25, 27)를 결합시킨다. 이러한 클램핑력을 지원하기 위하여, 클램핑 시스템(14)은 주형 프레임(mold frame) 및 주형 베이스(mold base)를 포함할 수 있다.The reciprocating screw 22 preferably comprises one or more gates 30 that pressurize the molten thermoplastic material 24 toward the nozzle 26 and direct the flow of molten thermoplastic material 24 into the mold cavity 32, Forms a shot of the thermoplastic material to be injected into the mold cavity 32 of the mold 28 through no more than three gates. In another embodiment, the nozzles 26 may be separated from the one or more gates 30 by a supply system (not shown). The mold cavity 32 is formed between the first mold side portion 25 and the second mold side portion 27 of the mold 28 and the first and second mold side portions 25 and 27 are pressed or clamped by the clamping unit 34 Lt; / RTI > under pressure. The press or clamping unit 34 applies a clamping force greater than the force exerted by the injection pressure acting to separate the two mold halves 25 and 27 during the molding process so that the molten thermoplastic material (25, 27) while being injected into the first mold side (32). To support this clamping force, the clamping system 14 may include a mold frame and a mold base.

일단 용융된 열가소성 재료(24)의 샷이 주형 공동(32) 내로 사출되면, 왕복 스크류(22)는 전방으로 이동하는 것을 중단한다. 용융된 열가소성 재료(24)는 주형 공동(32)의 형태를 취하고, 용융된 열가소성 재료(24)는 열가소성 재료(24)가 고형화될 때까지 주형(28) 내부에서 냉각된다. 일단 열가소성 재료(24)가 고형화되면, 프레스(34)는 제1 및 제2 주형 측부(25, 27)를 이형시키고, 제1 및 제2 주형 측부(25, 27)가 서로 분리되고, 완성된 부품이 주형(28)으로부터 배출될 수 있다. 주형(28)은 전체 생산 속도를 증가시키기 위해 복수의 주형 공동(32)을 포함할 수 있다. 복수의 주형 공동들 중의 공동들의 형상들은 동일하거나, 유사하거나, 서로 상이할 수 있다. (후자는 일군의 주형 공동들로 간주될 수 있다).Once the shot of the molten thermoplastic material 24 is injected into the mold cavity 32, the reciprocating screw 22 stops moving forward. The molten thermoplastic material 24 takes the form of a mold cavity 32 and the melted thermoplastic material 24 is cooled inside the mold 28 until the thermoplastic material 24 is solidified. Once the thermoplastic material 24 is solidified, the press 34 releases the first and second mold side portions 25 and 27 and the first and second mold side portions 25 and 27 are separated from each other, The part can be discharged from the mold 28. The mold 28 may include a plurality of mold cavities 32 to increase the overall production rate. The shapes of the cavities in the plurality of mold cavities may be the same, similar, or different from each other. (The latter can be regarded as a group of mold cavities).

제어기(50)가 노즐(26) 부근에 위치된 노즐 센서(52), 주형 공동(32) 내에 또는 주형 공동(32)에 근접하게 위치된 유동 선단 센서(53), 왕복 스크류(22)에 근접하게 위치된 선형 변환기(linear transducer)(57), 및 스크류 제어부(36)와 통신 연결된다. 제어기(50)는 마이크로프로세서, 메모리, 및 하나 이상의 통신 링크를 포함할 수 있다. 유동 선단 센서(53)는 주형 공동(32)을 통해 유동하는 용융된 플라스틱 재료의 유동 선단의 위치의 표시를 제공할 수 있다. 유동 선단 센서(53)가 도 1에서 주형 공동(32)의 단부(예컨대, 용융된 플라스틱 재료로 충전하기에 마지막인 주형 공동 내의 위치)에 근접하여 예시되지만, 유동 선단 센서(53)는 용융된 열가소성 재료로 충전하기에 마지막인 주형 공동(32)의 위치와 게이트 사이의, 주형 공동 내의 임의의 지점에 위치될 수 있다. 유동 선단 센서(53)가 주형 공동(32)의 단부에 근접하여 위치되지 않은 경우, 용융된 플라스틱 재료의 유동 선단이 주형 공동(32)의 단부에 도달할 때를 근사화하기 위해 시간 보정 계수가 적용될 수 있다. 주형 공동(32)의 단부로부터 30% 이내에, 바람직하게는 주형 공동(32)의 단부로부터 20% 이내에, 그리고 보다 바람직하게는 주형 공동의 단부로부터 10% 이내에 유동 선단 센서(53)를 위치시키는 것이 바람직할 수 있다.The controller 50 is provided with a nozzle sensor 52 located near the nozzle 26, a flow front end sensor 53 located within the mold cavity 32 or proximate the mold cavity 32, proximity to the reciprocating screw 22, A linear transducer 57, and a screw control 36, which are located in the housing. The controller 50 may include a microprocessor, memory, and one or more communication links. The flow front end sensor 53 may provide an indication of the position of the flow front end of the molten plastic material flowing through the mold cavity 32. Although the flow front end sensor 53 is illustrated as being close to the end of the mold cavity 32 in FIG. 1 (e.g., the position in the mold cavity that is the last time to fill the molten plastic material) Can be located at any point in the mold cavity between the position of the mold cavity 32 and the gate, which is the last time to fill with the thermoplastic material. If the flow front end sensor 53 is not located close to the end of the mold cavity 32, a time correction factor is applied to approximate when the flow front of the molten plastic material reaches the end of the mold cavity 32 . Positioning the flow front sensor 53 within 30% from the end of the mold cavity 32, preferably within 20% from the end of the mold cavity 32, and more preferably within 10% from the end of the mold cavity Lt; / RTI >

선형 변환기(57)는 왕복 스크류(22)의 선형 이동량을 측정할 수 있다. 노즐 센서(52) 및 유동 선단 센서(53)는 열가소성 재료의 유동 선단의 도달로 인한 변화를 감지함으로써 열가소성 재료의 존재를 광학적으로, 공압적으로, 전기적으로, 초음파적으로, 기계적으로 또는 달리 감지할 수 있다. 선형 변환기는 선형 이동을 기계적으로, 광학적으로, 공압적으로, 자기적으로, 전기적으로, 초음파적으로 측정할 수 있거나, 선형 변환기는 선형 이동을 측정하는 임의의 다른 방법을 사용할 수 있다. 열가소성 재료의 압력 또는 온도가 노즐 센서(52)에 의해 측정되는 경우, 노즐 센서(52)는 압력 또는 온도를 나타내는 신호를 제어기(50)로 송신하여, 충전이 완료됨에 따라 제어기(50)가 주형 공동(32) 내에서 (또는 노즐(26) 내에서) 유지하는 목표 압력을 제공할 수 있다. 이러한 신호는 일반적으로 성형 공정을 제어하는 데 이용될 수 있어서, 재료 점도, 주형 온도, 용융물 온도의 변동, 및 충전 속도에 영향을 주는 다른 변동들이 제어기(50)에 의해 조절된다. 이러한 조절은 성형 사이클 동안 즉시 이루어질 수 있거나, 후속 사이클에서 보정이 이루어질 수 있다. 더욱이, 몇몇 신호가 다수의 사이클에 걸쳐 평균될 수 있고, 이어서 제어기(50)에 의해 성형 공정을 조절하는 데 사용될 수 있다. 제어기(50)는, 각각, 유선 연결부(54, 55, 56, 59)를 통해 노즐 센서(52), 유동 선단 센서(53), 스크류 제어부(36), 및/또는 선형 변환기(56)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(50)는 무선 연결부, 기계적 연결부, 유압 연결부, 공압 연결부, 또는 제어기(50)가 센서(52, 53, 57)와 통신하도록 그리고/또는 스크류 제어부(36) 또는 사출 성형기의 임의의 다른 구성요소에 제어 신호를 송신하도록 허용할, 당업자에게 공지된 임의의 다른 유형의 유선 또는 무선 통신 연결부를 통해 노즐 센서(52)에, 유동 선단 센서(53)에, 스크류 제어부(56), 그리고 선형 변환기(57)에 연결될 수 있다.The linear converter 57 can measure the linear movement amount of the reciprocating screw 22. The nozzle sensor 52 and the flow front end sensor 53 detect the presence of the thermoplastic material optically, pneumatically, electrically, ultrasonically, mechanically or otherwise by sensing changes due to arrival of the flow front of the thermoplastic material can do. Linear transducers can measure linear movement mechanically, optically, pneumatically, magnetically, electrically, or ultrasonically, or the linear transducer can use any other method of measuring linear motion. When the pressure or temperature of the thermoplastic material is measured by the nozzle sensor 52, the nozzle sensor 52 transmits a signal indicative of pressure or temperature to the controller 50 so that as the filling is completed, To provide a target pressure within cavity 32 (or within nozzle 26). These signals can generally be used to control the molding process so that the controller 50 adjusts material viscosity, mold temperature, variations in melt temperature, and other variations that affect the filling rate. This adjustment can be made immediately during the molding cycle, or correction can be made in subsequent cycles. Moreover, some signals may be averaged over a number of cycles and then used by the controller 50 to control the molding process. The controller 50 is connected to the nozzle sensor 52, the flow front end sensor 53, the screw control 36 and / or the linear transducer 56 via wired connections 54, 55, 56 and 59, respectively . In another embodiment, the controller 50 may be used to communicate with the sensors 52, 53, 57 and / or the screw control 36 or the injection molding machine 50, such as a wireless connection, mechanical connection, hydraulic connection, pneumatic connection, To the nozzle sensor 52 via any other type of wired or wireless communication connection known to those skilled in the art that will allow control signals to be sent to any other component of the screw controller 56 ), And to a linear converter (57).

도 1의 실시예에서, 노즐 센서(52)는 노즐(26) 부근에서 용융된 열가소성 재료(24)의 용융물 압력을 (직접적으로 또는 간접적으로) 측정하는 압력 센서이다. 노즐 센서(52)는 제어기(50)로 전송되는 전기 신호를 발생시킨다. 이어서 제어기(50)는 노즐(26) 내의 용융된 열가소성 재료(24)의 원하는 용융물 압력을 유지하는 속도로 스크류(22)를 전진시키도록 스크류 제어부(36)에 명령한다. 이는 압력 제어식 공정으로 알려져 있다. 노즐 센서(52)는 용융물 압력을 직접적으로 측정할 수 있는 반면, 노즐 센서(52)는 또한 용융물 압력을 나타내는 온도, 점도, 유량 등과 같은, 용융된 열가소성 재료(24)의 다른 특성을 측정함으로써 용융물 압력을 간접적으로 측정할 수 있다. 마찬가지로, 노즐 센서(52)는 노즐(26) 내에 직접적으로 위치될 필요는 없으며, 오히려 노즐 센서(52)는 노즐(26)과 유동적으로 연결된 주형(28) 또는 사출 시스템(12) 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 노즐 센서(52)가 노즐(26) 내에 위치되지 않는 경우, 노즐(26) 내의 용융물 압력의 추정치를 계산하기 위해 적절한 보정 계수가 측정된 특성에 적용될 수 있다. 노즐 센서(52)는 사출된 유체와 직접적으로 접촉할 필요는 없으며, 대안적으로 유체와 동적으로 연결되어 유체의 압력 및/또는 다른 유체 특성을 감지하는 것이 가능할 수 있다. 노즐 센서(52)가 노즐(26) 내에 위치되지 않는 경우, 노즐(26) 내의 용융물 압력을 계산하기 위해 적절한 보정 계수가 측정된 특성에 적용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 노즐 센서(52)는 노즐과 유동적으로 연결되는 위치에 배치될 필요는 없다. 오히려, 노즐 센서(52)는 제1 주형 부품(25)과 제2 주형 부품(27) 사이의 주형 분리선에서 클램핑 시스템(14)에 의해 발생되는 클램핑력을 측정할 수 있다. 일 태양에서, 제어기(50)는 노즐 센서(52)로부터의 입력에 따라 압력을 유지할 수 있다. 대안적으로, 센서는 전기 프레스에 의한 전력 수요를 측정할 수 있으며, 이는 노즐(26) 내의 압력의 추정치를 계산하는 데 사용될 수 있다.In the embodiment of Figure 1, the nozzle sensor 52 is a pressure sensor that measures (directly or indirectly) the melt pressure of the molten thermoplastic material 24 near the nozzle 26. The nozzle sensor 52 generates an electrical signal to be transmitted to the controller 50. The controller 50 then commands the screw control 36 to advance the screw 22 at a rate that maintains the desired melt pressure of the molten thermoplastic material 24 in the nozzle 26. This is known as a pressure controlled process. The nozzle sensor 52 can also directly measure the melt pressure while the nozzle sensor 52 can also measure other characteristics of the molten thermoplastic material 24, such as temperature, viscosity, flow rate, etc., Pressure can be measured indirectly. Likewise, the nozzle sensor 52 need not be located directly in the nozzle 26, but rather the nozzle sensor 52 may be located at any location within the mold 28 or injection system 12, Lt; / RTI > If the nozzle sensor 52 is not located in the nozzle 26, an appropriate correction factor may be applied to the measured characteristic to calculate an estimate of the melt pressure in the nozzle 26. The nozzle sensor 52 need not be in direct contact with the injected fluid, but may alternatively be capable of dynamically coupling with the fluid to sense pressure and / or other fluid properties of the fluid. If the nozzle sensor 52 is not located in the nozzle 26, an appropriate correction factor may be applied to the measured characteristic to calculate the melt pressure in the nozzle 26. In another embodiment, the nozzle sensor 52 need not be disposed at a position that is fluidly connected to the nozzle. Rather, the nozzle sensor 52 is capable of measuring the clamping force generated by the clamping system 14 at the mold separation line between the first mold part 25 and the second mold part 27. In one aspect, the controller 50 may maintain pressure in accordance with an input from the nozzle sensor 52. Alternatively, the sensor can measure the power demand by the electrical press, which can be used to calculate an estimate of the pressure in the nozzle 26.

능동형 폐쇄 루프 제어기(50)가 도 1에 예시되지만, 다른 압력 조절 장치가 폐쇄 루프 제어기(50) 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 용융된 열가소성 재료(24)의 용융물 압력을 조절하기 위해, 압력 조절 밸브(도시되지 않음) 또는 압력 릴리프 밸브(도시되지 않음)가 제어기(50)를 대신할 수 있다. 보다 구체적으로, 압력 조절 밸브 및 압력 릴리프 밸브는 주형(28)의 과잉 가압(overpressurization)을 방지할 수 있다. 주형(28)의 과잉 가압을 방지하기 위한 다른 대안적인 메커니즘은, 과잉 가압 조건이 검출된 때 활성화되는 알람이다.Although an active closed loop controller 50 is illustrated in FIG. 1, other pressure regulating devices may be used in place of the closed loop controller 50. For example, a pressure regulating valve (not shown) or a pressure relief valve (not shown) may be substituted for the controller 50 to regulate the melt pressure of the molten thermoplastic material 24. More specifically, the pressure regulating valve and the pressure relief valve can prevent overpressurization of the mold 28. Another alternative mechanism for preventing overpressurization of the mold 28 is an alarm that is activated when an overpressure condition is detected.

이제 도 2를 참조하면, 예시적인 성형된 부품(100)이 예시된다. 성형된 부품(100)은 박벽형 부품이다. 성형된 부품은 일반적으로 유동 채널의 길이(L)를 유동 채널의 두께(T)로 나눈 값이 100 초과(즉, L/T > 100)이지만 1000 미만일 때 박벽형인 것으로 간주된다. 더 복잡한 기하학적 형상을 갖는 주형 공동의 경우, L/T 비는 게이트(30)로부터 주형 공동(32)의 단부까지의 주형 공동(32)의 길이에 걸쳐 T 치수를 적분하고, 게이트(30)로부터 주형 공동(32)의 단부까지의 최장 유동 길이를 결정함으로써 계산될 수 있다. 이어서, 최장 유동 길이를 평균 부품 두께로 나눔으로써 L/T 비가 결정될 수 있다. 주형 공동(32)이 하나 초과의 게이트(30)를 갖는 경우, L/T 비는 각각의 개별 게이트에 의해 충전되는 주형 공동(32)의 부분에 대한 L 및 T를 적분함으로써 결정되고, 주어진 주형 공동에 대한 전체 L/T 비는 게이트들 중 임의의 것에 대해 계산된 가장 높은 L/T 비이다. 몇몇 사출 성형 산업에서, 박벽형 부품은 100 초과의 L/T를 갖는, 또는 200 초과, 그러나 1000 미만의 L/T를 갖는 부품으로 정의될 수 있다. 유동 채널의 길이(L)는 게이트(30)로부터 주형 공동의 단부(104)까지 측정된 바와 같은 최장 유동 길이이다. 박벽형 부품은 특히 소비자 제품 산업에 널리 퍼져 있다.Referring now to FIG. 2, an exemplary molded part 100 is illustrated. The molded part 100 is a thin-walled part. The molded part is generally considered to be thin-walled when the length L of the flow channel divided by the thickness T of the flow channel is greater than 100 (i.e., L / T> 100) but less than 1000. In the case of a mold cavity with a more complex geometry, the L / T ratio is obtained by integrating the T dimension over the length of the mold cavity 32 from the gate 30 to the end of the mold cavity 32, Can be calculated by determining the longest flow length to the end of the mold cavity 32. The L / T ratio can then be determined by dividing the longest flow length by the average part thickness. When the mold cavity 32 has more than one gate 30, the L / T ratio is determined by integrating L and T for the portion of the mold cavity 32 filled by each individual gate, The total L / T ratio for the cavity is the highest L / T ratio calculated for any of the gates. In some injection molding industries, thin walled components can be defined as parts having an L / T greater than 100, or having a L / T greater than 200, but less than 1000. The length L of the flow channel is the longest flow length as measured from the gate 30 to the end 104 of the mold cavity. Thin-walled components are particularly prevalent in the consumer product industry.

높은 L/T 비 부품은 흔히 약 10 mm 미만의 평균 두께를 갖는 성형된 부품에서 발견된다. 소비자 제품에서, 높은 L/T 비를 갖는 제품은 일반적으로 약 5 mm 미만의 평균 두께를 갖는다. 예를 들어, 높은 L/T 비를 갖는 자동차 범퍼 패널은 일반적으로 10 mm 이하의 평균 두께를 갖는 반면, 높은 L/T 비를 갖는 높은 유리컵은 일반적으로 약 5 mm 이하의 평균 두께를 갖고, 높은 L/T 비를 갖는 용기(예를 들어, 터브(tub) 또는 바이알(vial))는 일반적으로 약 3 mm 이하의 평균 두께를 가지며, 높은 L/T 비를 갖는 병 마개 인클로저(enclosure)는 일반적으로 약 2 mm 이하의 평균 두께를 갖고, 높은 L/T 비를 갖는 개별 칫솔 강모는 일반적으로 약 1 mm 이하의 평균 두께를 갖는다. 본 명세서에 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정 및 장치는 5 mm 이하의 두께를 갖는 부품에 특히 유리하고, 개시된 공정 및 장치는 보다 얇은 부품에 더욱 유리하다.High L / T ratio components are often found in molded parts having an average thickness of less than about 10 mm. In consumer products, products with high L / T ratios generally have an average thickness of less than about 5 mm. For example, automotive bumper panels with high L / T ratios generally have an average thickness of less than 10 mm, whereas high glass cups with high L / T ratios generally have an average thickness of less than about 5 mm, A container (e.g., a tub or vial) with a high L / T ratio generally has an average thickness of about 3 mm or less, and a bottle cap enclosure having a high L / T ratio Individual toothbrush bristles, generally having an average thickness of about 2 mm or less, and having a high L / T ratio, generally have an average thickness of about 1 mm or less. The low constant pressure injection molding processes and apparatus disclosed herein are particularly advantageous for components having a thickness of 5 mm or less, and the disclosed process and apparatus are more advantageous for thinner components.

L/T 비가 높은 박벽형 부품은 사출 성형에 있어서 소정의 장애를 야기한다. 예를 들어, 유동 채널의 박형성은 재료가 유동 채널 단부(104)에 도달하기 전에 용융된 열가소성 재료를 냉각하는 경향이 있다. 이러한 일이 발생하면, 열가소성 재료는 굳어져 버리고 더 이상 유동하지 않으며, 이는 불완전한 부품을 야기한다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 전통적인 사출 성형기는, 전형적으로 103 MPa(15,000 psi) 초과의 매우 높은 압력에서 용융된 열가소성 재료를 사출하여, 용융된 열가소성 재료가 냉각되어 굳어져 버릴 가능성이 있기 전에 주형 공동을 신속히 충전하게 한다. 이는 열가소성 재료의 제조업자가 매우 높은 압력에서의 사출을 교시하는 하나의 이유이다. 전통적인 사출 성형기가 고압에서 사출하는 다른 이유는, 위에서 논의된 바와 같이, 유동 특성을 증가시키는 증가된 전단이다. 이러한 매우 높은 사출 압력은, 특히, 주형(28) 및 공급 시스템을 형성하는 데 매우 경질인 재료를 사용할 것을 필요로 한다. 더욱이, 박벽형 부품은 재료가 굳어지기 전에 충전되어야 하는, 리빙 힌지(living hinge), 필라멘트(filament), 클로저(closure), 디스펜서(dispenser), 스파우트(spout), 벨로우즈(bellows), 및 액추에이터(actuator)와 같은, 하나 이상의 특별한 특징부(105)를 포함할 수 있다.Thin walled components with a high L / T ratio cause certain obstacles in injection molding. For example, the thinness of the flow channel tends to cool the molten thermoplastic material before the material reaches the flow channel end 104. When this happens, the thermoplastic material hardens and no longer flows, which results in incomplete parts. To overcome this problem, conventional injection molding machines typically require injection molding of a molten thermoplastic material at very high pressures of more than 15,000 psi (103 MPa) to allow the molten thermoplastic material to cool and harden To quickly charge the battery. This is one reason why manufacturers of thermoplastic materials teach injection at very high pressures. Another reason for the conventional injection molding machine to be injected at high pressure is the increased shear, which increases the flow characteristics, as discussed above. This very high injection pressure requires, among other things, the use of a material that is very hard to form the mold 28 and the feed system. Moreover, the thin-walled part is a living hinge, a filament, a closure, a dispenser, a spout, a bellows, and an actuator, which must be filled before the material becomes hardened. , Such as, for example, one or more special features 105, as shown in FIG.

(사출 성형 사이클 동안) 실질적으로 일정한 압력에서 충전할 때, 일반적으로 충전 속도가 종래의 충전 방법에 비해 감소될 필요가 있을 것으로 생각되었다. 이는 주형이 완전히 충전되기 전에 중합체가 더 긴 기간 동안 냉각된 성형 표면과 접촉할 것이라는 것을 의미한다. 따라서, 충전 전에 더 많은 열이 제거될 필요가 있을 것이며, 이는 주형이 충전되기 전에 재료가 굳어지게 할 것으로 예상될 것이다. 주형 공동의 일부분이 열가소성 재료의 비-유동 온도 미만임에도 불구하고, 사출 성형 사이클 동안, 열가소성 재료가 실질적으로 일정한 압력 조건을 겪을 때 유동할 것이라는 것을 예상치 않게 발견하였다. 그러한 조건은 열가소성 재료가 계속 유동하여 전체 주형 공동을 충전하기보다는 굳어져 주형 공동을 막게 할 것이라는 것이 당업자에 의해 일반적으로 예상될 것이다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 개시된 방법 및 장치의 실시예의, 사출 성형 사이클 동안의, 실질적으로 일정한 압력 조건이 충전 동안 전체 주형 공동 전반에 걸친 동적 유동 조건(즉, 일정하게 이동하는 용융물 선단)을 허용할 것으로 여겨진다. 용융된 열가소성 재료가 주형 공동을 충전하도록 유동할 때 용융된 열가소성 재료의 유동에서 헤지테이션이 없으며, 이에 따라 주형 공동의 적어도 일부분이 열가소성 재료의 비-유동 온도 미만임에도 불구하고 유동의 굳어짐에 대한 가능성이 없다.When charging at a substantially constant pressure (during an injection molding cycle), it was generally thought that the filling rate would need to be reduced relative to the conventional filling method. This means that the polymer will contact the cooled molding surface for a longer period of time before the mold is fully charged. Thus, more heat would need to be removed before filling, which would be expected to cause the material to harden before the mold is filled. It has unexpectedly been found that during the injection molding cycle, the thermoplastic material will flow when subjected to substantially constant pressure conditions, although part of the mold cavity is below the non-flow temperature of the thermoplastic material. It will be generally appreciated by those skilled in the art that such conditions would cause the thermoplastic material to continue to flow and harden rather than fill the entire mold cavity, thereby blocking the mold cavity. Without wishing to be bound by theory, it is believed that a substantially constant pressure condition during an injection molding cycle of an embodiment of the disclosed method and apparatus will result in a dynamic flow condition across the entire mold cavity (i.e., a constantly moving melt tip) . There is no hedging in the flow of the molten thermoplastic material as the molten thermoplastic material flows to fill the mold cavity so that at least a portion of the mold cavity is less than the non-flow temperature of the thermoplastic material, There is no.

또한, 동적 유동 조건의 결과로서, 용융된 열가소성 재료는, 전단 가열(shear heating)의 결과로서, 주형 공동 내에서 그러한 온도를 겪음에도 불구하고, 비-유동 온도보다 높은 온도를 유지할 수 있는 것으로 여겨진다. 동적 유동 조건은 열가소성 재료가 굳어지는 과정을 시작할 때 열가소성 재료 내의 결정 구조의 형성을 방해하는 것으로 또한 여겨진다. 결정 구조 형성은 열가소성 재료의 점도를 증가시키며, 이는 공동을 충전하기에 적합한 유동을 방해할 수 있다. 결정 구조 형성 및/또는 결정 구조 크기에 있어서의 감소는 열가소성 재료가 공동 내로 유동하고 재료의 비-유동 온도 미만인 주형의 낮은 온도를 겪을 때, 열가소성 재료 점도에 있어서의 감소를 허용할 수 있다.It is also believed that as a result of the dynamic flow conditions, the molten thermoplastic material is able to maintain a temperature higher than the non-flow temperature, despite suffering such temperature in the mold cavity, as a result of shear heating . It is also believed that the dynamic flow conditions interfere with the formation of the crystalline structure in the thermoplastic material when the thermoplastic material begins its hardening process. The crystal structure formation increases the viscosity of the thermoplastic material, which can interfere with the flow suitable for filling the cavity. The reduction in crystal structure formation and / or crystal structure size may allow a reduction in thermoplastic material viscosity when the thermoplastic material flows into the cavity and experiences a lower temperature of the mold below the non-flow temperature of the material.

개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 시스템은 재료 점도의 변화, 재료 온도의 변화, 및/또는 다른 재료 특성의 변화를 모니터링하기 위해 주형 공동 내에 또는 주형 공동에 근접하게 위치된 센서(예를 들어, 위의 도 1의 노즐 센서(52), 유동 선단 센서(53), 또는 선형 변환기(57))를 사용할 수 있다. 이들 센서로부터의 측정치는 제어기(50)로 전달될 수 있어서 제어기(50)로 하여금 실시간으로 공정을 보정하도록 하여, 용융물 선단이 주형 공동의 단부에 도달하기 전에, 주형의 플래싱, 및 다른 압력 및 출력 피크를 야기할 수 있는 용융물 선단 압력이 완화되는 것을 보장하도록 할 수 있다. 더욱이, 제어기(50)는 센서 측정치를 사용하여 공정에서 피크 출력 및 피크 유량 지점들을 조절할 수 있어서, 일관된 가공 조건을 달성할 수 있다. 현재 사출 사이클 동안 공정을 실시간으로 미세 조절하기 위하여 센서 측정치를 이용하는 것에 더하여, 제어기(50)는 또한 시간 경과에 따라(예컨대, 복수의 사출 사이클에 걸쳐) 공정을 조절할 수 있다. 이러한 방식으로, 현재 사출 사이클은 하나 이상의 사이클 동안 적시의 이른 시점에 생성되는 측정치에 기초하여 보정될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 측정값들은 공정 일관성을 달성하기 위해 많은 사이클에 걸쳐 평균될 수 있다.The disclosed low constant pressure injection molding methods and systems can be used to detect changes in material viscosity, changes in material temperature, and / or other sensor characteristics (e.g., The nozzle sensor 52, the flow front end sensor 53, or the linear converter 57 shown in Fig. 1). Measurements from these sensors can be communicated to the controller 50 to allow the controller 50 to calibrate the process in real time so that the tip of the melt reaches the end of the mold cavity before flashing of the mold, It is possible to ensure that the melt tip pressure which may cause a peak is relaxed. Moreover, the controller 50 can use the sensor measurements to adjust the peak output and peak flow points in the process, thereby achieving consistent processing conditions. In addition to using the sensor measurements to fine-tune the process in real-time during the current injection cycle, the controller 50 may also adjust the process over time (e.g., over a plurality of injection cycles). In this way, the current injection cycle can be corrected based on measurements that are generated at a timely earlier point in time during one or more cycles. In one embodiment, the sensor measurements may be averaged over many cycles to achieve process consistency.

다양한 실시예에서, 주형은 비-유동 온도 미만의 온도로 전체 주형 공동을 유지하는 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융된 열가소성 재료를 포함하는 샷과 접촉하는 주형 공동의 표면들도 더 낮은 온도를 유지하도록 냉각될 수 있다. 임의의 적합한 냉각 온도가 사용될 수 있다. 예를 들어, 주형은 실질적으로 실온으로 유지될 수 있다. 그러한 냉각 시스템의 통합은 유리하게도 형성된 상태 그대로의 사출 성형된 부품이 냉각되고 주형으로부터 배출되도록 준비되는 속도를 향상시킬 수 있다.In various embodiments, the mold may include a cooling system that maintains the entire mold cavity at a temperature below the non-flow temperature. For example, the surfaces of the mold cavity in contact with the shot containing the molten thermoplastic material may be cooled to maintain a lower temperature. Any suitable cooling temperature may be used. For example, the mold may be maintained at substantially room temperature. The integration of such a cooling system can advantageously improve the speed at which the molded injection molded part is cooled and ready to be discharged from the mold.

열가소성 재료:Thermoplastic material:

다양한 열가소성 재료가 본 발명의 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 용융된 열가소성 재료는 2.16 ㎏ 중량을 갖고서 약 230C의 온도에서 수행되는 ASTM D1238에 의해 측정될 때, 약 0.1 g/10분 내지 약 500 g/10분의 용융 유동 지수에 의해 규정되는 바와 같은, 점도를 갖는다. 예를 들어, 폴리프로필렌의 경우, 용융 유동 지수는 약 0.5 g/10분 내지 약 200 g/10분의 범위일 있다. 다른 적합한 용융 유동 지수는 약 1 g/10분 내지 약 400 g/10분, 약 10 g/10분 내지 약 300 g/10분, 약 20 내지 약 200 g/10분, 약 30 g/10분 내지 약 100 g/10분, 약 50 g/10분 내지 약 75 g/10분, 약 0.1 g/10분 내지 약 1 g/10분, 또는 약 1 g/10분 내지 약 25 g/10분을 포함한다. 재료의 MFI는 성형된 물품의 응용 및 용도에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 0.1 g/10분 내지 약 5 g/10분의 MFI를 가진 열가소성 재료는 사출 연신 블로우 성형(Injection Stretch Blow Molding, ISBM) 응용에 대해 예비성형품으로서 사용하기에 적합할 수 있다. 5 g/10분 내지 약 50 g/10분의 MFI를 가진 열가소성 재료는 물품을 패키징하기 위한 캡(cap) 및 클로저로서 사용하기에 적합할 수 있다. 50 g/10분 내지 약 150 g/10분의 MFI를 가진 열가소성 재료는 버킷(bucket) 또는 터브의 제조에 사용하기에 적합할 수 있다. 150 g/10분 내지 약 500 g/10분의 MFI를 가진 열가소성 재료는 얇은 플레이트와 같은 극도로 높은 L/T 비를 갖는 성형된 물품에 적합할 수 있다. 그러한 열가소성 재료의 제조업자는 일반적으로 재료가 41 MPa(6000 psi)을 초과하는, 그리고 종종 41 MPa(6000 psi)을 크게 초과하는 용융물 압력을 사용하여 사출 성형되어야 하는 것으로 교시한다. 그러한 열가소성 재료의 사출 성형에 관한 종래의 교시와는 반대로, 본 발명의 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치의 실시예는 유리하게도 그러한 열가소성 재료를 사용하고 103 MPa(15,000 psi) 미만의, 그리고 가능하게는 103 MPa(15,000 psi) 훨씬 미만의 용융물 압력에서 가공하여 양질의 사출 성형된 부품을 형성하도록 허용한다.A variety of thermoplastic materials may be used in the low constant pressure injection molding method and apparatus of the present invention. In one embodiment, the molten thermoplastic material is characterized by a melt flow index of from about 0.1 g / 10 min to about 500 g / 10 min, as measured by ASTM D1238 performed at a temperature of about 230 C with a weight of 2.16 kg As described above. For example, for polypropylene, the melt flow index may range from about 0.5 g / 10 min to about 200 g / 10 min. Other suitable melt flow indices may be from about 1 g / 10 min to about 400 g / 10 min, from about 10 g / 10 min to about 300 g / 10 min, from about 20 g / 10 min to about 30 g / 10 min About 100 g / 10 min, about 50 g / 10 min to about 75 g / 10 min, about 0.1 g / 10 min to about 1 g / 10 min, or about 1 g / 10 min to about 25 g / 10 min . The MFI of the material is selected based on the application and use of the molded article. For example, a thermoplastic material having an MFI of from 0.1 g / 10 min to about 5 g / 10 min may be suitable for use as a preform for Injection Stretch Blow Molding (ISBM) applications. A thermoplastic material having an MFI of from 5 g / 10 min to about 50 g / 10 min may be suitable for use as a cap and closure for packaging articles. A thermoplastic material having an MFI of from 50 g / 10 min to about 150 g / 10 min may be suitable for use in the manufacture of buckets or tubs. Thermoplastic materials with an MFI of from 150 g / 10 min to about 500 g / 10 min may be suitable for molded articles having extremely high L / T ratios such as thin plates. Manufacturers of such thermoplastic materials generally teach that the material should be injection molded using melt pressures exceeding 41 MPa (6000 psi) and often significantly above 41 MPa (6000 psi). In contrast to the conventional teachings of injection molding such thermoplastic materials, embodiments of the low constant pressure injection molding method and apparatus of the present invention advantageously use such thermoplastic materials and are capable of less than 15,000 psi (103 MPa) Lt; RTI ID = 0.0 > MPa < / RTI > (15,000 psi) to form high quality injection molded parts.

열가소성 재료는 예를 들어 폴리올레핀일 수 있다. 예시적인 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸펜텐, 및 폴리부텐-1을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 임의의 전술된 폴리올레핀은 바이오-폴리프로필렌 또는 바이오-폴리에틸렌을 생성하기 위해 사탕수수 또는 다른 농작물과 같은 바이오-기반 공급원료로부터 공급될 수 있다. 폴리올레핀은 유리하게도 용융된 상태에 있을 때 전단 박화를 나타낸다. 전단 박화는 유체가 압축 응력하에 놓일 때 점도에 있어서의 감소이다. 전단 박화는 유익하게도 열가소성 재료의 유동이 사출 성형 공정 전반에 걸쳐 유지되도록 허용할 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 열가소성 재료, 그리고 특히 폴리올레핀의 전단 박화 특성은 재료가 일정한 압력에서 가공될 때 재료 점도의 변동을 감소시키는 것으로 여겨진다. 결과적으로, 본 발명의 방법 및 장치의 실시예는 예를 들어 가공 조건뿐만 아니라 착색제 및 다른 첨가제로부터 기인하는, 열가소성 재료에 있어서의 변동에 덜 민감할 수 있다. 열가소성 재료의 특성의 배치간(batch-to-batch) 변동에 대한 이러한 감소된 민감성은 또한 유리하게도 산업적 사용 후(post-industrial) 및 소비 후 재생 플라스틱이 본 발명의 방법 및 장치의 실시예를 사용하여 가공되도록 허용할 수 있다. 산업적 사용 후, 소비 후 재생 플라스틱은, 소비자 물품으로서 그들의 수명 사이클이 완료되었고 그렇지 않을 경우 고형 폐기물 제품으로 폐기되었을 최종 제품으로부터 유래된다. 그러한 재생 플라스틱, 및 열가소성 재료들의 블렌드는 내재적으로 그들 재료 특성의 상당한 배치간 변동을 갖는다.The thermoplastic material may be, for example, a polyolefin. Exemplary polyolefins include, but are not limited to, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, and polybutene-1. Any of the aforementioned polyolefins may be supplied from a bio-based feedstock, such as sugar cane or other crops, to produce bio-polypropylene or bio-polyethylene. The polyolefin advantageously exhibits shear thinning when in a molten state. Shear thinning is a reduction in viscosity when the fluid is placed under compressive stress. Shear thinning may advantageously allow the flow of thermoplastic material to be maintained throughout the injection molding process. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the shear thinning properties of thermoplastic materials, and in particular polyolefins, reduce the variation in material viscosity when the material is processed at a constant pressure. As a result, embodiments of the method and apparatus of the present invention may be less sensitive to variations in thermoplastic materials, such as from processing conditions, as well as from colorants and other additives. This reduced sensitivity to batch-to-batch variation of the properties of the thermoplastic material also advantageously allows post-industrial and post-consumer recycled plastics to be used in embodiments of the method and apparatus of the present invention. To be machined. After industrial use, post-consumer recycled plastics are derived from the final product, which as a consumer article would have been discarded as a solid waste product when their life cycle has been completed or not. Such recycled plastics, and blends of thermoplastic materials, inherently have significant inter-batch variations in their material properties.

열가소성 재료는 또한 예를 들어 폴리에스테르일 수 있다. 예시적인 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. PET 중합체는 부분적인 또는 완전한 바이오-PET 중합체를 생성하기 위해 사탕수수 또는 다른 농작물과 같은 바이오-기반 공급원료로부터 공급될 수 있다. 다른 적합한 열가소성 재료는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌의 공중합체, 및 열가소성 탄성중합체, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), 폴리(락트산), 바이오-기반 폴리에스테르, 예컨대 폴리(에틸렌 푸라네이트) 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리(에틸렌 푸라노에이트), (PET에 대한 대안 또는 직접 대체품(drop-in replacement)인 것으로 고려됨), 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리아미드, 폴리아세탈, 에틸렌-알파 올레핀 고무, 및 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 중합체 및 공중합체를 포함한다. 열가소성 재료는 또한 다수의 중합체성 재료 및 비-중합체성 재료의 블렌드일 수 있다. 열가소성 재료는 예를 들어 다중-모드(multi-modal) 또는 이중-모드(bi-modal) 블렌드를 생성하는 고, 중, 및 저 분자 중합체의 블렌드일 수 있다. 다중-모드 재료는 우수한 유동 특성을 가지면서도 만족스러운 화학적/물리적 특성을 갖는 열가소성 재료를 생성하는 방식으로 설계될 수 있다. 열가소성 재료는 또한 하나 이상의 소분자 첨가제와의 중합체의 블렌드일 수 있다. 소분자는 예를 들어 열가소성 재료에 첨가될 때 중합체성 재료의 유동성을 개선하는 실록산, 또는 다른 윤활 분자일 수 있다.The thermoplastic material may also be, for example, a polyester. Exemplary polyesters include, but are not limited to, polyethylene terephthalate (PET). The PET polymer may be fed from a bio-based feedstock, such as sugarcane or other crops, to produce a partial or complete bio-PET polymer. Other suitable thermoplastic materials include copolymers of polypropylene and polyethylene and copolymers of thermoplastic elastomers, polyesters, polystyrenes, polycarbonates, poly (acrylonitrile-butadiene-styrene), poly (lactic acid), bio- Such as poly (ethylene furanate) polyhydroxyalkanoate, poly (ethylene furanoate), (considered as an alternative or direct drop-in replacement for PET), polyhydroxyalkanoate, poly Amides, polyacetals, ethylene-alpha olefin rubbers, and styrene-butadiene-styrene block copolymers. The thermoplastic material may also be a blend of a plurality of polymeric materials and non-polymeric materials. The thermoplastic material may be, for example, a blend of high, medium, and low molecular weight polymers to produce a multi-modal or bi-modal blend. The multi-mode material can be designed in such a way as to produce a thermoplastic material with good flow properties while having satisfactory chemical / physical properties. The thermoplastic material may also be a blend of polymers with one or more small molecule additives. The small molecule may be, for example, a siloxane, or other lubricating molecule, which improves the flowability of the polymeric material when added to the thermoplastic material.

다른 첨가제는 무기 충전제, 예컨대 탄산칼슘, 황산칼슘, 활석, 점토(예를 들어, 나노점토), 수산화알루미늄, CaSiO3, 섬유 또는 미소구체로 형성된 유리, 결정질 실리카(예를 들어, 석영, 노바사이트, 크리스탈로바이트), 수산화마그네슘, 운모, 황산나트륨, 리소폰, 탄산마그네슘, 산화철; 또는 유기 충전제, 예컨대 왕겨(rice husk), 짚(straw), 대마 섬유(hemp fiber), 목분(wood flour), 또는 목재, 대나무 또는 사탕수수 섬유를 포함할 수 있다.Other additives include inorganic fillers such as calcium carbonate, calcium sulfate, talc, clay (e.g., nanoclay), aluminum hydroxide, CaSiO 3, fiber or glass, crystalline silica formed by microspheres (e. G., Quartz, Nova site , Cristobalite), magnesium hydroxide, mica, sodium sulfate, lithopone, magnesium carbonate, iron oxide; Or organic fillers such as rice husk, straw, hemp fiber, wood flour, or wood, bamboo or sorghum fibers.

다른 적합한 열가소성 재료는 재생가능한 중합체, 예컨대 유기체로부터 직접 생성되는 중합체의 비제한적인 예, 예컨대 폴리하이드록시알카노에이트(예를 들어, 폴리(베타-하이드록시알카노에이트), 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-3-하이드록시발러레이트, 노닥스(NODAX)(등록상표)), 및 세균성 셀룰로오스; 식물, 농작물과 삼림, 및 바이오매스(biomass)로부터 추출된 중합체, 예컨대 다당류 및 그의 유도체(예를 들어, 검(gum), 셀룰로오스, 셀룰로오스 에스테르, 키틴, 키토산, 전분, 화학적으로 개질된 전분, 셀룰로오스 아세테이트의 입자), 단백질(예를 들어, 제인(zein), 유장(whey), 글루텐, 콜라겐), 지질, 리그닌, 및 천연 고무; 전분 또는 화학적으로 개질된 전분으로부터 생성되는 열가소성 전분 및 천연 공급된 단량체로부터 유도되는 현재의 중합체 및 유도체, 예컨대 바이오-폴리에틸렌, 바이오-폴리프로필렌, 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산, 나일론(NYLON) 11, 알키드 수지, 석신산-기반 폴리에스테르, 및 바이오-폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한다.Other suitable thermoplastic materials include, but are not limited to, non-limiting examples of polymers that are produced directly from renewable polymers such as organisms, such as polyhydroxyalkanoates (e.g., poly (beta -hydroxyalkanoate) (NODAX®), and bacterial celluloses derived from plants, crops and forests, and biomass, such as polysaccharides and derivatives thereof (eg, polysaccharides, Such as gum, cellulose, cellulose esters, chitin, chitosan, starch, chemically modified starch, particles of cellulose acetate, proteins (e.g., zein, whey, gluten, Collagen), lipids, lignin, and natural rubber; thermoplastic starches derived from starch or chemically modified starches and present polymers derived from naturally-supplied monomers and oils Body, for example, bio-and a polyethylene terephthalate-polyethylene, bio-polypropylene, poly trimethylene terephthalate, polylactic acid, nylon (NYLON) 11, an alkyd resin, succinic acid-based polyester, and bio.

적합한 열가소성 재료는 상기에 인용된 예에서와 같은 상이한 열가소성 재료들의 블렌드 또는 블렌드들을 포함할 수 있다. 또한, 상이한 재료들은 원래 그대로의 바이오-유도된 또는 석유-유도된 재료로부터 유도되는 재료들, 또는 바이오-유도된 또는 석유-유도된 재료의 재생 재료들의 조합일 수 있다. 블렌드 중의 열가소성 재료들 중 하나 이상은 생분해성일 수 있다. 그리고, 비-블렌드 열가소성 재료의 경우, 그 재료가 생분해성일 수 있다.Suitable thermoplastic materials may include blends or blends of different thermoplastic materials as in the examples cited above. In addition, the different materials may be materials derived from the original bio-derived or petroleum-derived materials, or a combination of recycling materials of bio-derived or petroleum-derived materials. One or more of the thermoplastic materials in the blend may be biodegradable. And, in the case of a non-blended thermoplastic material, the material may be biodegradable.

예시적인 열가소성 수지가 그의 권고 작동 압력 범위와 함께 하기의 표에 제공된다:An exemplary thermoplastic resin is provided in the following table along with its recommended working pressure range:

Figure pct00001
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하나 초과의 실시예가 용융된 열가소성 재료를 포함하는 샷의 용융물 압력을 사출 성형 사이클 동안 실질적으로 일정한 압력으로 유지하면서, 용융된 열가소성 재료를 포함하는 샷으로 실질적으로 전체 주형 공동을 충전하는 것을 수반하지만, 특정 열가소성 재료는 상이한 일정한 압력에서 본 발명으로부터 이익을 얻는다. 구체적으로: 69 MPa(10000 psi) 미만의 실질적으로 일정한 압력에서의 PP, 나일론, PC, PS, SAN, PE, TPE, PVDF, PTI, PBT, 및 PLA; 55 MPa(8000 psi) 미만의 실질적으로 일정한 압력에서의 ABS; 40 MPa(5800 psi) 미만의 실질적으로 일정한 압력에서의 PET; 48 MPa(7000 psi) 미만의 실질적으로 일정한 압력에서의 아세탈 공중합체; 그 외에도, 69 MPa(10000 psi), 또는 55 MPa(8000 psi), 또는 48 MPa(7000 psi) 또는 41 MPa(6000 psi), 또는 40 MPa(5800 psi) 미만의 실질적으로 일정한 압력에서의 폴리(에틸렌 푸라네이트) 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF로도 알려짐).While more than one embodiment involves filling a substantially entire mold cavity with a shot comprising a molten thermoplastic material while maintaining the melt pressure of the shot comprising the molten thermoplastic material at a substantially constant pressure during the injection molding cycle, Certain thermoplastic materials benefit from the present invention at different constant pressures. Specifically: PP, nylon, PC, PS, SAN, PE, TPE, PVDF, PTI, PBT, and PLA at substantially constant pressure of less than 10000 psi; ABS at a substantially constant pressure of less than 55 MPa (8000 psi); PET at a substantially constant pressure of less than 40 MPa (5800 psi); An acetal copolymer at a substantially constant pressure of less than 7000 psi; In addition, the use of a poly (ethylene glycol) at a substantially constant pressure of less than 6000 psi, or 55000 psi, or 8000 psi, or 48000 psi, or 41000 psi, Ethylene furanate) polyhydroxyalkanoate, polyethylene furanoate (also known as PEF).

상기에 상세히 기술된 바와 같이, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치의 실시예는 종래의 사출 성형 공정에 비해 하나 이상의 이점을 달성할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 주형 공동의 사출-전 압력과 열가소성 재료의 균형을 맞출 필요가 제거된 더욱 비용 효과적이고 효율적인 공정, 대기압의 주형 공동 압력 및 그에 따라 가압 수단의 필요성을 제거한 단순화된 주형 구조체의 사용을 가능하게 하는 공정, 기계가공하기에 더욱 비용 효과적이고 더욱 용이한 낮은 경도, 높은 열전도율의 주형 공동 재료를 사용하는 능력, 온도, 점도 및 열가소성 재료의 다른 재료 특성에서의 변동에 덜 민감한 더욱 강건한 가공 방법, 및 주형 공동 내의 열가소성 재료의 조기 경화 없이 그리고 주형 공동 내에서 가열하거나 일정한 온도를 유지할 필요 없이 실질적으로 일정한 압력에서 양질의 사출 성형된 부품을 생산하는 능력을 포함한다.As described in detail above, the disclosed low injection molding method and apparatus embodiments can achieve one or more advantages over conventional injection molding processes. For example, the embodiments provide a simplified mold structure that eliminates the need for a more cost effective and efficient process, a mold cavity pressure at atmospheric pressure, and therefore a pressurized means, eliminating the need to balance the pre-injection pressure and the thermoplastic material of the mold cavity Which is less susceptible to variations in temperature, viscosity, and other material properties of the thermoplastic material, the ability to use mold cavity materials that are more cost effective and easier to machine, lower hardness, higher thermal conductivity, Robust processing methods, and the ability to produce high quality injection molded parts at substantially constant pressure without premature curing of the thermoplastic material in the mold cavity and without heating or maintaining a constant temperature within the mold cavity.

이제 도 3을 참조하면, 종래의 가변 고압 사출 성형 공정에 대한 전형적인 압력-시간 곡선이 파선(200)으로 예시된다. 이와 대조적으로, 개시된 낮은 일정한 압력 사출 성형기에 대한 압력-시간 곡선이 실선(210)으로 예시된다.Referring now to FIG. 3, a typical pressure-time curve for a conventional variable high pressure injection molding process is illustrated by dashed line 200. In contrast, the pressure-time curve for the disclosed low constant pressure injection molding machine is illustrated by solid line 210.

종래의 경우에, 용융물 압력은 103 MPa(15,000 psi) 훨씬 위로 급속히 증가된 다음에, 제1 기간(220) 동안 103 MPa(15,000 psi)을 초과하는 비교적 높은 압력으로 유지된다. 제1 기간(220)은 용융된 플라스틱 재료가 주형 공동 내로 유동하는 충전 시간이다. 그 후에, 용융물 압력은 감소되고, 제2 기간(230) 동안 더 낮은, 그러나 여전히 비교적 높은 압력, 전형적으로 69 MPa(10,000 psi) 이상으로 유지된다. 제2 기간(230)은 주형 공동 내의 모든 간극(gap)이 되메움(back fill)되는 것을 보장하기 위해 용융물 압력이 유지되는 패킹 시간이다. 패킹이 완료된 후, 압력은 선택적으로 냉각 시간인 제3 기간(232) 동안 다시 강하될 수 있다. 종래의 가변 고압 사출 성형 시스템 내의 주형 공동은 유동 채널의 단부로부터 다시 게이트를 향해 패킹된다. 주형 내의 재료는 전형적으로 공동의 단부 근처에서 굳어지고, 이어서 완전히 굳어진 영역의 재료는 점진적으로 게이트 위치 또는 위치들을 향하여 이동한다. 결과적으로, 주형 공동의 단부 근처의 플라스틱은 게이트 위치 또는 위치들에 가까이 있는 플라스틱 재료보다 더 짧은 기간 동안 감소된 압력으로 패킹된다. 게이트와 주형 공동의 단부 사이 중간의 매우 얇은 단면적과 같은 부품의 기하학적 형태는 또한 주형 공동의 영역들에서의 패킹 압력의 레벨에 영향을 줄 수 있다. 일관성 없는 패킹 압력은 상기에 논의된 바와 같이 완성된 제품에 있어서의 비일관성을 야기할 수 있다. 더욱이, 다양한 고형화 스테이지에서의 종래의 플라스틱 패킹은 몇몇 비-이상적인 재료 특성, 예를 들어 몰디드-인(molded-in) 응력, 싱크(sink), 및 비-최적의 광학적 특성을 유발한다.In the conventional case, the melt pressure is ramped up much above 103 MPa (15,000 psi) and then maintained at a relatively high pressure exceeding 103 MPa (15,000 psi) during the first period 220. The first period 220 is the charging time at which the molten plastic material flows into the mold cavity. Thereafter, the melt pressure is reduced and maintained at a lower, but still relatively high pressure, typically above 10,000 psi (69 MPa) during the second period 230. The second period 230 is the packing time at which the melt pressure is maintained to ensure that all gaps in the mold cavity are back filled. After the packing is completed, the pressure may optionally drop again during the third period 232, which is the cooling time. The mold cavities in conventional variable high pressure injection molding systems are packed from the end of the flow channel back toward the gate. The material in the mold typically hardens near the end of the cavity, and then the material of the fully stiffened region gradually moves toward the gate position or positions. As a result, the plastic near the end of the mold cavity is packed at a reduced pressure for a shorter period of time than the plastic material near the gate position or locations. The geometric shape of the part, such as the very thin cross-sectional area intermediate the gate and the end of the mold cavity, can also affect the level of packing pressure in the regions of the mold cavity. Inconsistent packing pressures can cause inconsistencies in the finished product as discussed above. Moreover, conventional plastic packing in various solidification stages leads to some non-ideal material properties such as molded-in stress, sink, and non-optimal optical properties.

반면에, 낮은 일정한 압력의 사출 성형 시스템은 용융된 플라스틱 재료를 실질적으로 일정한 압력에서 충전 기간(240) 동안 주형 공동 내로 사출한다. 도 3의 예에서의 사출 압력은 41 MPa(6,000 psi) 미만이다. 그러나, 다른 실시예는 더 높은 압력을 사용할 수 있다. 주형 공동이 충전된 후에, 낮은 일정한 압력의 사출 성형 시스템은 성형된 부품이 냉각됨에 따라 제2 기간(242)에 걸쳐 압력을 점진적으로 감소시킨다. 사출 성형 사이클 동안 실질적으로 일정한 압력을 사용함으로써, 용융된 열가소성 재료는 유동 채널을 통해 게이트로부터 유동 채널의 단부를 향해 전진하는 연속적인 용융물 유동 선단을 유지한다. 다시 말하면, 용융된 열가소성 재료는 주형 공동 전체를 통한 이동을 유지하고, 이는 이른 시점에서 굳어지는 것을 방지한다. 따라서, 플라스틱 재료는 유동 채널을 따른 임의의 지점에서 비교적 균일하게 유지되며, 이는 보다 균일하고 일관된 완성된 제품을 생성한다. 비교적 균일한 압력으로 주형을 충전함으로써, 완성된 성형된 부품은 종래에 성형된 부품보다 더 나은 기계적 특성 및 광학적 특성을 가질 수 있는 결정질 구조체를 형성한다. 더욱이, 일정한 압력에서 성형된 부품은 종래에 성형된 부품의 표피 층과는 상이한 특성을 나타낸다. 그 결과, 일정한 압력하에서 성형된 부품은 종래에 성형된 부품보다 더 나은 광학적 특성을 가질 수 있다.On the other hand, a low constant pressure injection molding system injects the molten plastic material into the mold cavity during the filling period 240 at a substantially constant pressure. The injection pressure in the example of Figure 3 is less than 41 MPa (6,000 psi). However, other embodiments may use higher pressures. After the mold cavity is filled, the injection molding system of low constant pressure progressively reduces the pressure over the second period 242 as the molded part cools. By using a substantially constant pressure during the injection molding cycle, the molten thermoplastic material maintains a continuous melt flow front that advances from the gate through the flow channel toward the end of the flow channel. In other words, the molten thermoplastic material maintains movement throughout the mold cavity, which prevents it from hardening at an early point in time. Thus, the plastic material remains relatively uniform at any point along the flow channel, which results in a more uniform and consistent finished product. By filling the mold with a relatively uniform pressure, the finished molded part forms a crystalline structure that can have better mechanical and optical properties than conventionally molded parts. Furthermore, the molded part at a constant pressure exhibits properties different from the skin layer of a conventionally molded part. As a result, molded parts under constant pressure can have better optical properties than conventionally molded parts.

이제 도 4를 참조하면, 충전의 다양한 스테이지들이 전체 충전 시간의 백분율로 분리되어 있다. 예를 들어, 종래의 가변 고압 사출 성형 공정에서, 충전 기간(220)은 총 충전 시간의 약 10%를 이루고, 패킹 기간(230)은 총 충전 시간의 약 50%를 이루고, 냉각 기간(232)은 총 충전 시간의 약 40%를 이룬다. 반면에, 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정에서, 충전 기간(240)은 총 충전 시간의 약 90%를 이루는 반면, 냉각 시간(242)은 총 충전 시간의 단지 약 10%를 이룬다. 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정은 보다 적은 냉각 시간을 필요로 하는데, 그 이유는 용융된 플라스틱 재료가 그것이 주형 공동 내로 유동하면서 냉각되기 때문이다. 따라서, 주형 공동이 충전될 때쯤, 주형 공동의 중심 단면에서 굳어질 만큼 충분하지는 않지만 용융된 플라스틱 재료는 상당히 냉각되어, 굳어짐 공정을 완료하기 위하여 제거되는 전체 열이 적다. 더욱이, 용융된 플라스틱 재료가 충전 전체에 걸쳐 액체 상태로 남아 있고 패킹 압력이 이러한 용융된 중심 단면을 통하여 전달되기 때문에, 용융된 플라스틱 재료는 (굳어지고 수축하여 떨어지는 것과는 대조적으로) 주형 공동 벽과의 접촉을 유지한다. 결과적으로, 본 명세서에 기술된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정은 종래의 사출 성형 공정에서보다 적은 총 시간 동안에 성형된 부품을 충전하고 냉각시킬 수 있다.Referring now to FIG. 4, the various stages of charging are separated by a percentage of the total charge time. For example, in a conventional variable high pressure injection molding process, the filling period 220 forms about 10% of the total filling time, the packing period 230 forms about 50% of the total filling time, the cooling period 232, Is about 40% of the total charge time. On the other hand, in a low constant pressure injection molding process, the charge period 240 makes about 90% of the total charge time, while the cooling time 242 is only about 10% of the total charge time. A low constant pressure injection molding process requires less cooling time because the molten plastic material is cooled as it flows into the mold cavity. Thus, by the time the mold cavity is filled, the molten plastic material is significantly cooled, though not enough to harden in the central cross-section of the mold cavity, and the total heat removed to complete the set-up process is small. Furthermore, since the molten plastic material remains in a liquid state throughout the fill and the packing pressure is transmitted through this molten central cross-section, the molten plastic material is in contact with the mold cavity wall (as opposed to hardening and shrinking) Maintain contact. As a result, the low constant pressure injection molding process described herein can fill and cool molded parts for less total time in conventional injection molding processes.

L/T가 높은 부품을 성형하기 위한 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치에서, 부품은 용융된 열가소성 중합체를 증가하는 유량으로 주형 공동 내로 사출하여 원하는 사출 압력을 달성한 다음에 유량을 시간 경과에 따라 감소시켜 실질적으로 일정한 사출 압력을 유지함으로써 성형된다. 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치는 박벽 부품(예컨대, 100 초과 1000 미만의 L/T 비를 갖는 부품)을 성형할 때 그리고 약 0.1 g 내지 100 g의 샷 크기를 사용할 때 특히 유리하다. 최대 유량이 공동 충전의 처음 30% 이내에, 바람직하게는 공동 충전의 처음 20% 이내에, 그리고 더욱 더 바람직하게는 공동 충전의 처음 10% 이내에 발생하는 것이 특히 유리하다. 충전 압력 프로파일을 조절함으로써 최대 유량은 공동 충전의 이러한 바람직한 범위 내에서 발생하고, 성형된 부품은 전술된 물리적 이점들(예컨대, 우수한 강도, 우수한 광학 특성 등) 중 적어도 일부를 가질 것인데, 그 이유는 성형된 부품의 결정 구조가 종래의 성형된 부품과는 상이하기 때문이다. 더욱이, L/T가 높은 제품은 더 박형이기 때문에, 이러한 제품은 생성된 제품에 원하는 색상을 부여하기 위하여 더 적은 안료를 필요로 한다. 더욱이, 무안료 부품에서, 부품은 더 일관된 성형 조건으로 인하여 더 적은 시각적 기형을 가질 것이다. 안료를 더 적게 사용하거나 사용하지 않는 것은 비용을 절감한다.In the disclosed low constant pressure injection molding method and apparatus for molding high L / T parts, the part is injected into the mold cavity at an increased flow rate of the molten thermoplastic polymer to achieve the desired injection pressure, To maintain a substantially constant injection pressure. Low constant pressure injection molding methods and apparatus are particularly advantageous when molding thin wall components (e.g., parts having an L / T ratio greater than 100 and less than 1000) and using a shot size of from about 0.1 g to about 100 g. It is particularly advantageous that the maximum flow rate occurs within the first 30% of the cavity charge, preferably within the first 20% of the cavity charge, and even more preferably within the first 10% of the cavity charge. By adjusting the fill pressure profile, the maximum flow rate will occur within this preferred range of cavity filling and the shaped part will have at least some of the physical advantages (e.g., excellent strength, excellent optical characteristics, etc.) described above, This is because the crystal structure of the molded part is different from the conventional molded part. Moreover, since products with high L / T are thinner, these products require fewer pigments to impart the desired color to the resulting product. Moreover, in no-eye parts, the part will have less visual malformations due to more consistent molding conditions. Reducing the use of less or no pigments saves money.

대안적으로, 피크 출력은 실질적으로 일정한 사출 압력을 유지하도록 조절될 수 있다. 더 구체적으로는, 충전 압력 프로파일은 피크 출력이 공동 충전의 처음 30% 내에서, 바람직하게는 공동 충전의 처음 20% 내에서, 그리고 더욱 더 바람직하게는 공동 충전의 처음 10% 내에서 발생하게 하도록 조절될 수 있다. 피크 출력이 바람직한 범위 내에서 발생하고 이어서 공동 충전의 나머지 전체를 통하여 감소하는 출력을 갖게 하도록 공정을 조절하는 것은 피크 유량의 조절에 관하여 상기에 기술된, 성형된 부품에 대한 동일한 이득을 생성한다. 더욱이, 공정을 상기에 기술된 방식으로 조절하는 것은 박벽 부품(예컨대, 100 초과 1000 미만의 L/T 비 및 0.1 g 내지 100 g의 샷 크기)에 특히 유리하다.Alternatively, the peak output can be adjusted to maintain a substantially constant injection pressure. More specifically, the filling pressure profile allows the peak output to occur within the first 30% of the cavity charge, preferably within the first 20% of the cavity charge, and even more preferably within the first 10% of the cavity charge Lt; / RTI > Adjusting the process so that the peak output occurs within a desired range and then has a decreasing output throughout the rest of the cavity charge produces the same gain for the shaped part described above with respect to the adjustment of the peak flow rate. Moreover, adjusting the process in the manner described above is particularly advantageous for thin wall components (e.g., L / T ratios of greater than 100 to less than 1000 and shot sizes from 0.1 g to 100 g).

이제 도 5a 내지 도 5d 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 종래의 사출 성형기에 의해 충전되고 있을 때의 주형 공동의 일부분(도 5a 내지 도 5d), 및 실질적으로 일정한 압력의 사출 성형기에 의해 충전되고 있을 때의 주형 공동의 일부분(도 6a 내지 도 6d)이 예시된다.Referring now to Figures 5A-5D and 6A-6D, a portion of the mold cavity (Figures 5A-5D) when being filled by a conventional injection molding machine, and a portion A portion of the mold cavity (Figs. 6A to 6D) is illustrated.

도 5a 내지 도 5d에 예시된 바와 같이, 종래의 사출 성형기가 용융된 열가소성 재료(24)를 게이트(30)를 통해 주형 공동(32) 내로 사출하기 시작함에 따라, 높은 사출 압력이 용융된 열가소성 재료(24)를 주형 공동(32) 내로 고속으로 사출하는 경향이 있으며, 이는 용융된 열가소성 재료(24)가 층류(laminar flow)로 가장 흔히 지칭되는 라미네이트(laminate)(31)로 유동하게 한다(도 5a). 이들 최외측 라미네이트(31)는, 주형 공동(32)이 완전히 충전되기 전에, 주형 공동의 벽에 부착된 다음에 냉각되고 굳어져, 굳어진 경계층(33)(도 5b)을 형성한다. 그러나, 열가소성 재료가 굳어짐에 따라, 이는 또한 주형 공동(32)의 벽으로부터 떨어지게 수축하여, 주형 공동 벽과 경계층(33) 사이에 간극(35)을 남긴다. 이러한 간극(35)은 주형의 냉각 효율을 감소시킨다. 용융된 열가소성 재료(24)는 또한 게이트(30) 부근에서 냉각되고 굳어지기 시작하고, 이는 게이트(30)의 유효 단면적을 감소시킨다. 일정한 체적 유량을 유지하기 위하여, 종래의 사출 성형기는 용융된 열가소성 재료를 좁아지는 게이트(30)를 통하여 가압하기 위하여 압력을 증가시켜야 한다. 열가소성 재료(24)가 계속해서 주형 공동(32) 내로 유동함에 따라, 경계층(33)이 두꺼워진다(도 5c). 궁극적으로, 전체 주형 공동(32)이 굳어진 열가소성 재료에 의해 실질적으로 충전된다(도 5d). 이 시점에서, 종래의 사출 성형기는 물러서는 경계층(33)을 다시 주형 공동(32) 벽에 대해 밀어서 냉각을 증가시키도록 패킹 압력을 유지하여야 한다.As illustrated in Figures 5A-5D, as a conventional injection molding machine begins to inject molten thermoplastic material 24 through the gate 30 into the mold cavity 32, a high injection pressure is applied to the molten thermoplastic material 24 Which tends to inject the molten thermoplastic material 24 into the mold cavity 32 at high speed which causes the molten thermoplastic material 24 to flow into a laminate 31 most commonly referred to as laminar flow 5a). These outermost laminations 31 are attached to the walls of the mold cavities and then cooled and hardened to form a hardened boundary layer 33 (Fig. 5B) before the mold cavity 32 is fully filled. However, as the thermoplastic material hardens, it also contracts away from the wall of the mold cavity 32, leaving a gap 35 between the mold cavity wall and the boundary layer 33. This gap 35 reduces the cooling efficiency of the mold. The molten thermoplastic material 24 also begins to cool and harden near the gate 30, which reduces the effective cross-sectional area of the gate 30. To maintain a constant volumetric flow rate, conventional injection molding machines must increase the pressure to pressurize the molten thermoplastic material through the narrowing gate 30. As the thermoplastic material 24 continues to flow into the mold cavity 32, the boundary layer 33 thickens (Fig. 5C). Ultimately, the entire mold cavity 32 is substantially filled with a hardened thermoplastic material (Fig. 5D). At this point, the conventional injection molding machine must retract the boundary layer 33 again against the wall of the mold cavity 32 to maintain the packing pressure to increase the cooling.

반면에, 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는 용융된 열가소성 재료를 일정하게 이동하는 유동 선단(37)(도 6a 내지 도 6d)을 갖고서 주형 공동(32) 내로 유동시킨다. 유동 선단(37) 뒤의 열가소성 재료(24)는 굳어지기 전에 주형 공동(37)이 실질적으로 충전(즉, 99% 이상 충전)될 때까지 용융된 상태를 유지한다. 결과적으로, 성형된 부품의 공칭 벽 두께의 70% 내지 100%, 바람직하게는 80% 내지 90%일 수 있는, 게이트(30)의 유효 단면적의 감소가 없다. 더욱이, 열가소성 재료(24)가 유동 선단(37) 뒤에서 용융 상태이기 때문에, 열가소성 재료(24)는 주형 공동(32)의 벽과 접촉을 유지한다. 결과적으로, 열가소성 재료(24)는 성형 공정의 충전 부분 동안 (굳어짐 없이) 냉각하고 있다. 따라서, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정의 냉각 부분이 종래의 공정만큼 길 필요가 없다.On the other hand, an injection molding machine with a low constant pressure causes the molten thermoplastic material to flow into the mold cavity 32 with a constantly moving flow front end 37 (Figs. 6A-6D). The thermoplastic material 24 behind the flow front end 37 remains molten until the mold cavity 37 is substantially filled (i.e., filled to over 99%) before it solidifies. As a result, there is no reduction in the effective cross-sectional area of the gate 30, which can be 70% to 100%, preferably 80% to 90% of the nominal wall thickness of the molded part. Moreover, since the thermoplastic material 24 is in a molten state behind the flow front end 37, the thermoplastic material 24 remains in contact with the walls of the mold cavity 32. As a result, the thermoplastic material 24 is cooling (without solidification) during the filling portion of the molding process. Thus, the cooled portion of the injection molding process of the disclosed low constant pressure need not be as long as the conventional process.

열가소성 재료가 용융 상태를 유지하고 주형 공동(32) 내로 이동을 계속하기 때문에, 종래 주형에서보다 더 적은 사출 압력이 필요하다. 일 실시예에서, 사출 압력은 41 MPa(6,000 psi) 이하일 수 있다. 결과적으로, 사출 시스템 및 클램핑 시스템은 출력이 클 필요가 없다. 예를 들어, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 장치는 보다 낮은 클램핑력을 필요로 하는 클램프, 및 상응하는 보다 낮은 클램핑 동력원을 사용할 수 있다. 또한, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는, 보다 낮은 동력 요건으로 인해, 가변 고압에서 박벽 부품을 성형하는 종래의 등급 101 및 102 사출 성형기에 사용하기에 일반적으로 충분히 출력이 크지 않은 전기 프레스를 채용할 수 있다. 전기 프레스가 적은 주형 공동을 갖는 몇몇 간단한 주형에 사용하기에 충분할 때에도, 이러한 공정은 보다 작은, 보다 저렴한 전기 모터가 사용될 수 있기 때문에 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치로 개선될 수 있다. 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는 하기의 유형의 전기 프레스, 즉 직접 서보 구동 모터 프레스, 이중 모터 벨트 구동식 프레스, 이중 모터 유성 기어 프레스, 및 200 HP 이하의 정격 출력을 갖는 이중 모터 볼 구동 프레스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Because the thermoplastic material remains molten and continues to move into the mold cavity 32, less injection pressure is required than with conventional molds. In one embodiment, the injection pressure may be up to 6,000 psi (41 MPa). As a result, the injection system and the clamping system need not have a large output. For example, the disclosed low constant pressure injection molding apparatus can use a clamp requiring lower clamping force, and a corresponding lower clamping power source. The disclosed low constant pressure injection molding machine also employs electrical presses which are generally not sufficiently powerful for use in conventional grade 101 and 102 injection molding machines for molding thin wall components at variable high pressures due to their lower power requirements . Even when the electrical press is sufficient for use in some simple molds with fewer mold cavities, this process can be improved with the injection molding method and apparatus of the low constant pressure disclosed since smaller, less expensive electric motors can be used. The disclosed low constant pressure injection molding machine is used in the following types of electric presses: direct servo drive motor presses, double motor belt drive presses, dual motor planetary gear presses, and dual motor ball drive presses with rated power below 200 HP And may include one or more.

이제 도 7을 참조하면, 낮은 일정한 압력의 사출 성형 공정을 위한 예시적인 성형 사이클(1000)의 작동이 예시된다. 성형 사이클(1000)은 본 발명에 따라 구성된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기 상에서, 예를 들어 도 1의 낮은 일정한 압력 사출 성형기 상에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 예시적인 성형 사이클(1000)은 제1 주형 측부 및 제2 주형 측부를 포함하는 주형(제1 주형 측부 및 제2 주형 측부 중 적어도 하나는 51.9 W/m-℃(30 BTU/HR FT ℉) 초과 385.79 W/m-℃(223 BTU/HR FT ℉) 이하의 평균 열전도율을 가짐), 및 제1 주형 측부와 제2 주형 측부 사이에 형성된 주형 공동을 갖는 낮은 일정한 압력의 사출 성형기 상에서 수행될 수 있다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 제1 및 제2 주형 측부 둘 모두가 51.9 W/m-℃(30 BTU/HR FT ℉) 초과 385.79 W/m-℃(223 BTU/HR FT ℉) 이하의 평균 열전도율을 가질 수 있다.Referring now to FIG. 7, the operation of an exemplary molding cycle 1000 for an injection molding process at a low constant pressure is illustrated. The molding cycle 1000 can be performed on an injection molding machine of low constant pressure constructed according to the present invention, for example on the low constant pressure injection molding machine of FIG. More specifically, an exemplary molding cycle 1000 is performed with a mold including a first mold side and a second mold side (at least one of the first mold side and the second mold side has a density of 30 BTU / Having an average thermal conductivity of less than or equal to 223 BTU / HRF < 0 > F), and a low constant pressure injection molding machine having a mold cavity formed between the first mold side and the second mold side . In some preferred embodiments, both the first and second mold sides have an average thermal conductivity of less than or equal to 223 BTU / HR FT < 0 > F and less than or equal to 30.9 BTU / Lt; / RTI >

제1 및/또는 제2 주형 측부를 제조하기 위한 몇몇 바람직한 재료는 알루미늄(예를 들어, 2024 알루미늄, 2090 알루미늄, 2124 알루미늄, 2195 알루미늄, 2219 알루미늄, 2324 알루미늄, 2618 알루미늄, 5052 알루미늄, 5059 알루미늄, 항공기 등급 알루미늄, 6000 시리즈 알루미늄, 6013 알루미늄, 6056 알루미늄, 6061 알루미늄, 6063 알루미늄, 7000 시리즈 알루미늄, 7050 알루미늄, 7055 알루미늄, 7068 알루미늄, 7075 알루미늄, 7076 알루미늄, 7150 알루미늄, 7475 알루미늄, QC-10, 알루몰드(Alumold)TM, 호코톨(Hokotol)TM, 듀라몰드(Duramold) 2TM, 듀라몰드 5TM, 및 알루멕(Alumec) 99TM), BeCu(예를 들어, C17200, C 18000, C61900, C62500, C64700, C82500, 몰드맥스(Moldmax) LHTM, 몰드맥스 HHTM, 및 프로썸(Protherm)TM), 구리, 및 알루미늄의 임의의 합금(예컨대, 베릴륨, 비스무트, 크롬, 구리, 갈륨, 철, 납, 마그네슘, 망간, 규소, 티타늄, 바나듐, 아연, 지르코늄), 구리의 임의의 합금(예컨대, 마그네슘, 아연, 니켈, 규소, 크롬, 알루미늄, 청동)을 포함한다. 이들 재료는 로크웰 C(Rc) 경도가 0.5 Rc 내지 20 Rc, 바람직하게는 2 Rc 내지 20 Rc, 더 바람직하게는 3 Rc 내지 15 Rc, 그리고 더 바람직하게는 4 Rc 내지 10 Rc일 수 있다. 이들 재료가 공구강보다 더 연성일 수 있지만, 열전도 특성은 더 바람직하다. 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 장치는 유리하게도 이러한 보다 연질의, 보다 높은 열전도율의 재료로 제조되는 주형이 100만회 사이클 초과, 바람직하게는 125만회 사이클 내지 1000만회 사이클, 그리고 더욱 바람직하게는 200만회 사이클 내지 500만회 사이클의 유효 수명을 얻도록 허용하는 성형 조건하에서 작동한다.Some preferred materials for making the first and / or second mold sides are aluminum (e.g., 2024 aluminum, 2090 aluminum, 2124 aluminum, 2195 aluminum, 2219 aluminum, 2324 aluminum, 2618 aluminum, 5052 aluminum, 5059 aluminum, Aircraft grade aluminum, 6000 series aluminum, 6013 aluminum, 6056 aluminum, 6061 aluminum, 6063 aluminum, 7000 series aluminum, 7050 aluminum, 7055 aluminum, 7068 aluminum, 7075 aluminum, 7076 aluminum, 7150 aluminum, 7475 aluminum, QC-10, Alumold TM , Hokotol TM , Duramold 2 TM , Duraform 5 TM , and Alumec 99 TM ), BeCu (e.g., C17200, C18000, C61900, C62500 (For example, beryllium, bismuth, chromium, copper, gallium, iron, cobalt, and the like), C64700, C82500, Moldmax LH TM , Moldmax HH TM , and Protherm TM ) Lead, Magnet , Manganese, include silicon, titanium, vanadium, zinc, and zirconium), any alloy of copper (e. G., Magnesium, zinc, nickel, silicon, chromium, aluminum, bronze). These materials may have a Rockwell C (Rc) hardness of 0.5 Rc to 20 Rc, preferably 2 Rc to 20 Rc, more preferably 3 Rc to 15 Rc, and more preferably 4 Rc to 10 Rc. Although these materials may be more ductile than tool steel, the thermal conductivity characteristics are more desirable. The disclosed low constant pressure injection molding methods and apparatus advantageously allow molds made of such smoother, higher thermal conductivity materials to have molds of over one million cycles, preferably from one and a half million cycles, and more preferably 200 And operate under molding conditions that allow it to obtain a lifetime of from full cycle to 5 million cycles.

초기에, 1110에서, 용융된 열가소성 재료가 박벽형 부품(예컨대, 100 < L/T < 1000)을 한정하는 주형 공동 내로 전진된다. 용융된 열가소성 재료의 샷은 0.5 g 내지 100 g일 수 있고, 3개 이하의 게이트를 통하여 주형 공동 내로 전진하게 될 수 있다. 일부 경우에, 3개 이하의 게이트들 중 하나 이상은 단면적이 주형 공동 내에 형성된 부품의 공칭 벽 두께의 70% 내지 100%, 그리고 바람직하게는 공칭 벽 두께의 80% 내지 90%일 수 있다. 일부 예에서, 이러한 백분율은 0.5 mm 내지 10 mm의 게이트 크기에 대응할 수 있다.Initially, at 1110, the molten thermoplastic material is advanced into a mold cavity defining a thin walled component (e.g., 100 < L / T < 1000). The shot of the molten thermoplastic material may be from 0.5 g to 100 g and may be advanced into the mold cavity through no more than three gates. In some cases, one or more of the three or fewer gates may be 70% to 100% of the nominal wall thickness of the part of which the cross-sectional area is formed in the mold cavity, and preferably 80% to 90% of the nominal wall thickness. In some instances, this percentage may correspond to a gate size of 0.5 mm to 10 mm.

1112에서, 용융된 열가소성 재료는 주형 공동이 실질적으로 충전될 때까지 주형 공동 내로 전진된다. 주형 공동은, 주형 공동이 90% 초과하여, 바람직하게는 95% 초과하여, 그리고 더 바람직하게는 99% 초과하여 충전되는 경우에, 실질적으로 충전될 수 있다. 주형 공동이 실질적으로 충전된 후, 1114에서, 용융된 열가소성 재료는 용융된 열가소성 재료가 실질적으로 굳어지거나 고형화될 때까지 냉각된다. 용융된 열가소성 재료는 제1 및 제2 주형 측부 중 적어도 하나를 통하여 유동하는 냉각 액체에 의해 능동적으로 냉각될 수 있거나, 대기로의 전도 및 대류를 통하여 수동적으로 냉각될 수 있다.At 1112, the molten thermoplastic material is advanced into the mold cavity until the mold cavity is substantially filled. The mold cavity can be substantially filled when the mold cavity is filled by more than 90%, preferably by more than 95%, and more preferably by more than 99%. After the mold cavity is substantially filled, at 1114, the molten thermoplastic material is cooled until the molten thermoplastic material is substantially solidified or solidified. The molten thermoplastic material may be actively cooled by a cooling liquid flowing through at least one of the first and second mold sides, or may be passively cooled through conduction and convection into the atmosphere.

열가소성 재료가 냉각된 후, 1116에서, 제1 및 제2 주형 측부가 냉각된 열가소성 재료를 노출시키도록 분리될 수 있다. 1118에서, (성형된 부품 형태의) 냉각된 열가소성 재료가 주형으로부터 제거될 수 있다. 열가소성 재료는, 예를 들어, 배출, 덤핑(dumping), (수작업의 또는 자동화 공정을 통한) 추출, 풀링(pulling), 푸싱(pushing), 중력, 또는 제1 및 제2 주형 측부로부터 냉각된 열가소성 재료를 분리하는 임의의 다른 방법에 의해 제거될 수 있다.After the thermoplastic material has cooled, at 1116, the first and second mold sides can be separated to expose the cooled thermoplastic material. At 1118, the cooled thermoplastic material (in the form of molded parts) can be removed from the mold. The thermoplastic material can be, for example, discharged, dumped, extracted (via a manual or automated process), pulled, pushed, gravitated, or cooled thermoplastic from the first and second mold sides Can be removed by any other means of separating the material.

냉각된 열가소성 재료가 제1 및 제2 주형 측부로부터 제거된 후, 1120에서, 제1 및 제2 주형 측부가 폐쇄되어 주형 공동을 재형성할 수 있고, 이는 용융된 열가소성 재료의 새로운 샷을 수용하도록 제1 및 제2 주형 측부를 준비하고, 그에 의해 단일 성형 사이클을 완료한다. 사이클 시간(1001)은 성형 사이클(1000)의 단일 반복으로 정의된다. 단일 성형 사이클은, 부품 크기 및 재료에 따라, 2초 내지 15초, 바람직하게는 8초 내지 10초가 걸릴 수 있다.After the cooled thermoplastic material is removed from the first and second mold sides, at 1120, the first and second mold sides may be closed to re-mold the mold cavity, which may be used to accommodate a new shot of molten thermoplastic material The first and second mold sides are prepared, thereby completing a single molding cycle. The cycle time 1001 is defined as a single iteration of the molding cycle 1000. A single molding cycle may take from 2 seconds to 15 seconds, preferably from 8 seconds to 10 seconds, depending on the part size and material.

모든 사출 성형 공정은 용융된 플라스틱 재료의 점도에 있어서의 변화에 민감하다. 용융된 플라스틱 재료의 점도에 있어서의 변화는 성형된 부품 내의 결함, 예를 들어 불충분한 재료(예컨대, 쇼트 샷), 및 플래싱을 야기할 수 있다. 임의의 수의 요인이 용융된 플라스틱 재료의 점도가 달라지게 할 수 있다. 예를 들어, 주위 온도 또는 압력의 변화, 착색제의 첨가, 공급 시스템과 용융된 플라스틱 재료로 충전하는 마지막 공동 위치("충전 위치의 끝"으로 달리 알려짐) 사이의 전단 조건에 있어서의 변화, 원래 그대로의 플라스틱 재료 그 자체의 점도 변화, 및 다른 조건의 변화 모두가 용융된 플라스틱 재료의 점도가 변화하게 할 수 있다. 용융된 플라스틱 재료의 점도가 변화함에 따라, 용융된 플라스틱을 주형 내로 가압하는 데 필요한 압력이 또한 변화할 것이다. 예를 들어, 점도가 증가하면, 중합체를 주형 공동 내로 가압하는 데 필요한 압력은 증가할 것인데, 그 이유는 중합체가 더 두껍고 주형 공동 내로 이동하기가 더 어렵기 때문이다. 반면에, 점도가 감소하면, 중합체를 주형 공동 내로 가압하는 데 필요한 압력은 감소할 것인데, 그 이유는 중합체가 더 얇고 주형 공동 내로 이동하기가 더 쉽기 때문이다. 사출 압력 또는 사이클 시간에 대해 조절이 이루어지지 않으면, 성형된 부품은 결함을 가질 수 있다. 현재의 사출 성형기 및 사출 성형 공정은 시간-기반의 성형 사이클을 갖는다. 다시 말해서, 사출 성형 사이클은 사전결정된 시간에 종료되기 때문에, 성형 사이클은 다른 인자들 중에서도 시간에 의해 제어된다. 그 결과, 용융된 플라스틱 재료에 대한 점도에 있어서의 변화는 용융된 플라스틱 재료가 사전결정된 시간과는 상이한 시간에 주형 공동의 단부에 도달하게 할 수 있다.All injection molding processes are sensitive to changes in viscosity of the molten plastic material. A change in the viscosity of the molten plastic material can cause defects in the molded part, such as insufficient material (e.g., short shot), and flashing. Any number of factors may cause the viscosity of the molten plastic material to vary. For example, changes in ambient temperature or pressure, the addition of a colorant, changes in shear conditions between the feed system and the last cavity location filled with molten plastic material (otherwise known as "end of fill location"), Both of the viscosity change of the plastic material itself and the change of other conditions may cause the viscosity of the molten plastic material to change. As the viscosity of the molten plastic material changes, the pressure required to press the molten plastic into the mold will also change. For example, as the viscosity increases, the pressure required to press the polymer into the mold cavity will increase because the polymer is thicker and more difficult to move into the mold cavity. On the other hand, if the viscosity is reduced, the pressure required to press the polymer into the mold cavity will decrease because the polymer is thinner and more likely to migrate into the mold cavity. If no adjustment is made to the injection pressure or cycle time, the molded part may have defects. Current injection molding machines and injection molding processes have a time-based molding cycle. In other words, since the injection molding cycle ends at a predetermined time, the molding cycle is controlled by time among other factors. As a result, a change in viscosity for the molten plastic material can cause the molten plastic material to reach the end of the mold cavity at a time different from the predetermined time.

이제 도 8을 참조하면, 압력 대 시간 그래프가 단일 사출 성형 사이클에 대해 예시된다. 사출 성형 사이클의 초기 단계 동안, 압력이 사전결정된 목표 값(1210)(예컨대, "충전 압력")으로 급속히 증가하며, 여기서 압력은 주형 공동이 충전됨에 따라 유지된다. 유동 선단 센서(53)(도 1)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 용융된 플라스틱 재료가 주형 공동(32)의 단부에 근접한 때, 제1 시간(tt(또는 ttransducer))(1212)에서, 주형 공동(32) 내의 재료가 냉각됨에 따라 압력이 1214에서 더 낮은 압력(예컨대, "팩(pack) 및 유지 압력")으로 감소된다. 충전 시퀀스의 개시로부터, 주형이 개방되는 충전 사이클의 종료까지의 총 사이클 시간인 제2 시간(ts(또는 tstep))(1216)에서, 성형된 부품이 주형 공동(32)으로부터 배출된다.Referring now to FIG. 8, a pressure versus time graph is illustrated for a single injection molding cycle. During the initial stage of the injection molding cycle, the pressure rapidly increases to a predetermined target value 1210 (e.g., "fill pressure"), where pressure is maintained as the mold cavity is filled. At a first time t t (or transducer ) 1212, as the molten plastic material is near the end of the mold cavity 32, as represented by the flow front end sensor 53 (Fig. 1) As the material in the mold cavity 32 cools, the pressure is reduced from 1214 to a lower pressure (e.g., "pack and holding pressure"). The molded part is discharged from the mold cavity 32 at a second time t s (or t step ) 1216, which is the total cycle time from the start of the charge sequence to the end of the charge cycle in which the mold is open.

용융된 플라스틱 재료의 점도에 있어서의 변화는 용융된 플라스틱 재료가 ts에서 주형 공동(32)의 단부에 또는 주형 공동 내의 충전 위치의 끝에 도달하는 시간에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 증가하는 경우, ("쇼트 샷"의 가능성을 갖고서), 용융된 플라스틱 재료는, 파선(1220a)에 의해 예시된 바와 같이, 더 긴 시간 동안 충전 압력에 유지될 수 있다. 이러한 예에서, 유동 선단 센서(53)는 사전결정된 시간보다 늦은 시간에 용융된 플라스틱 재료를 검출할 수 있다. 용융된 플라스틱이 유동 선단 센서에 도달하는 사전결정된 시간은 용융된 플라스틱 재료에 대한 이상적인 조건 및 일정한 점도에 대해 계산되거나 실험적으로 도출될 수 있다. 반면에, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 감소하는 경우, ("플래싱"의 가능성을 갖고서), 용융된 플라스틱 재료는, 파선(1220b)에 의해 예시된 바와 같이, 더 짧은 시간 동안 충전 압력에 유지될 수 있다. 이러한 예에서, 유동 선단 센서(53)는 사전결정된 시간보다 이른 시간(tt)에 용융된 플라스틱 재료를 검출할 수 있다.The change in viscosity of the molten plastic material may affect the time at which the molten plastic material reaches the end of the mold cavity 32 at t s or the end of the fill location in the mold cavity. For example, if the viscosity of the molten plastic material increases (with the possibility of a "shot shot"), the molten plastic material may be heated to a filling pressure for a longer period of time, as exemplified by broken line 1220a Can be maintained. In this example, the flow front end sensor 53 can detect the molten plastic material at a later time than the predetermined time. The predetermined time at which the molten plastic reaches the flow front sensor can be calculated or experimentally derived for the ideal conditions and constant viscosity for the molten plastic material. On the other hand, if the viscosity of the molten plastic material decreases (with the possibility of "flashing"), the molten plastic material is maintained at the fill pressure for a shorter period of time, as exemplified by broken line 1220b . In this example, the flow front end sensor 53 can detect the molten plastic material at a time (t t ) earlier than a predetermined time.

압력 제어식 충전 공정의 경우에, 최적의 충전 압력 프로파일이 실험적으로 결정될 수 있다. 이러한 최적의 압력 프로파일은 충전 사이클의 각각의 순간에서 공칭 중합체에 대한 최적의 플라스틱 압력을 확립한다. 중합체 압력은 주형 공동 이전의 중합체 유동 채널 내의 위치에서 감지된다. 일례에서, 중합체 압력은 노즐 센서(52)에 의해 감지될 수 있다. 그러나, 중합체 압력은 게이트의 상류측에 있는 임의의 위치에서 감지될 수 있다. 충전 사이클 동안의 중합체 유량을 계산하거나 직접적으로 측정함으로써 공칭 유량이 충전 사이클 동안 각각의 순간에 할당될 수 있다. 게다가, 주어진 체적의 중합체를 공급 시스템을 통해 그리고 주형 공동 내로 이동시키는 데 필요한 힘이 실험 또는 계산을 통해 최적의 충전 압력 프로파일에 대해 결정될 수 있다.In the case of a pressure-controlled filling process, an optimal filling pressure profile can be determined experimentally. This optimal pressure profile establishes the optimal plastic pressure for the nominal polymer at each instant of the charge cycle. The polymer pressure is sensed at a location within the polymer flow channel prior to the mold cavity. In one example, the polymer pressure can be sensed by the nozzle sensor 52. However, the polymer pressure can be sensed at any location on the upstream side of the gate. The nominal flow rate can be assigned at each instant during the charge cycle by calculating or directly measuring the polymer flow rate during the charge cycle. In addition, the force required to move a given volume of polymer through the supply system and into the mold cavity can be determined for the optimal filling pressure profile through experiments or calculations.

각각의 충전 사이클에 대해, 제어기(50)는 중합체를 시스템을 통해 이동시키는 데 필요한 공칭(또는 최적의) 힘과, 충전 사이클 동안 주어진 체적의 중합체를 공급 시스템을 통해 이동시키는 데 필요한 실제 힘을 비교할 수 있다. 실제 힘이 공칭 힘보다 높다면, 재료 유동성이 증가한다. 그 결과, 최적의 중합체 유량 프로파일을 생성하기 위해 충전력에 대한 대응하는 그리고 비례적인 증가가 필요하다.For each charge cycle, the controller 50 compares the nominal (or optimal) force required to move the polymer through the system and the actual force required to move a given volume of polymer through the supply system during the charge cycle . If the actual force is higher than the nominal force, material flowability increases. As a result, a corresponding and proportional increase in the charging force is required to produce an optimal polymer flow profile.

시스템 내의 임의의 주어진 지점에서의, 중합체 압력은 중합체를 시스템을 통해 이동시키는 데 필요한 힘의 크기의 표시이다. 부가적으로, 시스템 내의 임의의 주어진 지점에서의, 중합체 압력은 중합체를 시스템을 통해 이동시키는 데 필요한 힘의 크기에 정비례한다. 그 결과, 중합체 압력은 중합체가 주형 공동 내에서 냉각될 때 중합체에 있어서의 수축력을 균형화하거나 상쇄하는 데 사용될 수 있다.At any given point in the system, the polymer pressure is an indication of the magnitude of the force required to move the polymer through the system. Additionally, at any given point in the system, the polymer pressure is directly proportional to the magnitude of the force required to move the polymer through the system. As a result, the polymer pressure can be used to balance or offset the contractile force in the polymer when the polymer is cooled in the mold cavity.

유압 사출 성형 프레스의 경우, 사출 스크류(22)에 작용하는 시스템으로의 유압 유체의 유동을 조절하는 데 비례 밸브가 사용될 수 있다. 전자 제어 신호가 비례 밸브에 송신될 수 있으며, 이는 비례 밸브가 제어 신호에 응답하여 이동하게 한다. 비례 밸브로의 제어 신호의 전압이 증가하는 경우, 비례 밸브는 더 많은 유압을 왕복 스크류(22)에 전달하도록 이동함으로써, 더 많은 중합체를 공급 시스템을 통해 가압한다. 상기에 논의된 바와 같이, 중합체 점도가 변화함에 따라, 시스템을 통한 유동에 대한 저항이 변화할 것이다. 따라서, 공급 시스템을 통한 중합체 유량을 공칭 유체 점도 재료에 대한 유량과 동등한 유량으로 유지하기 위해, 비례 밸브로의 제어 신호의 전압이 변화되어야 한다. 이러한 동일한 관계가 전기 프레스에 대해 확립될 수 있으며, 여기서 제어 신호의 전압이 서보 모터로의 암페어 수를 변화시킨다. 또는, 별개의 것이지만 동기화된 전기-유압 하이브리드 사출 프레스의 경우, 제어 신호가 전기 서보 구동장치에 그리고 비례 밸브에 송신된다.In the case of a hydraulic injection press, a proportional valve may be used to control the flow of hydraulic fluid to the system acting on the injection screw 22. An electronic control signal may be transmitted to the proportional valve, which causes the proportional valve to move in response to the control signal. When the voltage of the control signal to the proportional valve increases, the proportional valve moves to deliver more hydraulic pressure to the reciprocating screw 22, thereby pushing more of the polymer through the supply system. As discussed above, as the polymer viscosity changes, the resistance to flow through the system will vary. Thus, in order to maintain the polymer flow rate through the feed system at a flow rate equivalent to that for the nominal fluid viscosity material, the voltage of the control signal to the proportional valve must be varied. This same relationship can be established for the electric press, where the voltage of the control signal changes the number of amps to the servomotor. Alternatively, in the case of separate but synchronized electro-hydraulic hybrid injection presses, a control signal is transmitted to the electric servo drive and to the proportional valve.

이제 도 9a를 참조하면, 그래프(1310)가 시간 경과에 따른, 제어기로부터 비례 밸브로의 제어 신호 응답(전압 단위)을 예시한다. 그래프의 수직 축(1312)은 밀리암페어 단위의 제어 신호 전압에 대응하고, 그래프의 수평 축(1314)은 밀리초 단위의 시간에 대응한다. 비례 밸브로의 제어 신호의 전압에 있어서의 변화의, 그러한 변화에 대한 기간에 대한 비가 사출 공정을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이러한 값은 예를 들어 시간에 대한 밀리볼트의 비로 표현될 수 있으며, 본 명세서에서 유동 계수(FF)로 정의된다. 유동 계수 비는 유압, 전기, 또는 임의의 다른 성형기를 비롯한 임의의 성형기에 대해서 사출 성형 공정에 대해 결정될 수 있다. 유동 계수(FF)는 하기의 식에 의해 수학적으로 표현될 수 있으며:Referring now to FIG. 9A, graph 1310 illustrates a control signal response (voltage unit) from the controller to the proportional valve over time. The vertical axis 1312 of the graph corresponds to the control signal voltage in milliamperes, and the horizontal axis 1314 of the graph corresponds to the time in milliseconds. The ratio of the change in the voltage of the control signal to the proportional valve to the time period for such change can be used to control the injection process. This value can be expressed, for example, as a ratio of millivolts per time, and is defined herein as a flow coefficient (FF). The flow coefficient ratio may be determined for the injection molding process for any molding machine, including hydraulic, electric, or any other molding machine. The flow coefficient FF can be mathematically expressed by the following equation:

FF = (CS1 - CS2)T;FF = (CS1 - CS2) T;

여기서, CS1 및 CS2는 사출 성형 사이클 동안 시간상 별개의 순간에 측정된 (예를 들어, 밀리볼트 단위로 측정될 수 있는) 제어 신호이다.Where CS1 and CS2 are control signals (e.g., can be measured in millivolts) measured at different moments in time during the injection molding cycle.

본 명세서에서 "제1 제어 신호" 및 "제2 제어 신호"가 언급되지만, 제어기(50)로부터 비례 밸브로의 제어 신호는 도 9a에 예시된 바와 같이 연속적 신호이다. 그러나, 이러한 제어 신호는 제1 및 제2 제어 신호를 정의하기 위해 사출 성형 사이클 동안 시간상 별개의 순간(예컨대, 제1 시간(t1)(1316) 및 제2 시간(t2)(1318))에 측정될 수 있다. 이러한 시간상 별개의 순간에 측정된 전압은 본 명세서에서, 각각, 제1 제어 신호 전압(1320) 및 제2 제어 신호 전압(1322)으로 지칭된다. 기술된 실시예에서의 제어 신호가 전압에 의해 적어도 부분적으로 규정되지만, 다른 제어 신호 파라미터가 유사하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호가 본질적으로 공압적인 것이라면, 유동 계수는 압력의 제어 신호 파라미터에 의해 규정될 수 있다. 유사하게, 제어 신호가 본질적으로 광학적인 것이라면, 유동 계수는 휘도 또는 세기(intensity)의 제어 신호 파라미터에 의해 규정될 수 있다. 당업자는 제어 신호 그 자체의 본질을 고려하여 적절한 제어 신호 파라미터를 선택할 수 있다.The control signal from the controller 50 to the proportional valve is a continuous signal as illustrated in FIG. 9A, although the "first control signal" and the "second control signal" are referred to herein. However, this control signal may also be used to determine the first and second control signals at a time instant (e.g., at a first time tl 1316 and a second time t2 1318) during an injection molding cycle . The voltages measured at these temporally distinct moments are referred to herein as the first control signal voltage 1320 and the second control signal voltage 1322, respectively. Although the control signal in the described embodiment is at least partly defined by the voltage, other control signal parameters may similarly be used. For example, if the control signal is essentially pneumatic, the flow coefficient may be defined by the control signal parameter of the pressure. Similarly, if the control signal is intrinsically optical, the flow coefficient can be defined by control signal parameters of brightness or intensity. Those skilled in the art will be able to select appropriate control signal parameters in view of the nature of the control signal itself.

t1 및 t2에 대한 바람직한 시간 증분은 0.1 밀리초 내지 10 밀리초, 바람직하게는 0.5 밀리초 내지 5 밀리초, 보다 바람직하게는 0.75 밀리초 내지 2 밀리초, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 약 1 밀리초일 수 있다. 개시된 범위 내의 기간은 유동성의 변화에 응답하여 제어 신호를 신속하게 조절하는, 매우 즉각적으로 반응하는 제어 시스템을 제공한다.The preferred time increments for t1 and t2 are from 0.1 millisecond to 10 milliseconds, preferably 0.5 milliseconds to 5 milliseconds, more preferably 0.75 milliseconds to 2 milliseconds, and even more preferably, about 1 millisecond . A period within the disclosed range provides a very immediately responsive control system that quickly adjusts the control signal in response to changes in fluidity.

본 명세서에 기술된 압력 제어식 공정과 같은, 압력 제어식 공정의 경우에, 제어기(50)는 사전결정된 압력 설정점에 도달하도록 중합체 재료의 유동을 조절할 수 있다. 유동성이 감소함에 따라, 그리고 유동 길이를 따른 대응 저항이 감소함에 따라, 보다 많은 유동이 압력 설정점에 도달하도록 요구되며, 이에 따라 실제 FFl은 예상된 또는 최적의 FF보다 높을 수 있다. 이러한 관계는 사출 성형 사이클 중에 임의의 시점에서, 순간적으로 또는 주기적으로, 시스템 유동성이 변화되었는지를 검출하는 데 사용될 수 있다. 이러한 시스템 유동성 변화는 중합체 중의 분자량 분포 변화, 및 전단 또는 온도 변화를 비롯한 임의의 수의 요인에 의해 야기될 수 있다. 예를 들어, 실제 FF가 최적의 FF보다 높다면, 유동성은 감소한다. 유사하게, 실제 FF가 최적의 FF보다 낮다면, 유동성은 증가한다. FF에 있어서의 이러한 변화는 사전결정된 압력을 유지하려고 시도하는 시스템에 의해 야기된다. 유동성이 낮아지면, 비례 밸브는 더 높은 점도 재료가 사전결정된 압력 설정점에 도달하게 만들기 위해 추가의 유압을 시스템에 방출하여야 한다. 마찬가지로, 유동성이 증가되면, 비례 밸브는 더 낮은 점도 재료가 사전결정된 압력 설정점에 도달하게 만들기 위해 더 적은 유압을 시스템에 방출하여야 한다. 중합체 압력을 증가시키거나 감소시키기 위한 제어 응답은 선형 또는 비선형일 수 있으며, 종속적인 또는 독립적인 시스템 변수에 기초할 수 있다.In the case of a pressure-controlled process, such as the pressure controlled process described herein, the controller 50 can adjust the flow of polymeric material to reach a predetermined pressure set point. As the flow decreases, and as the flow along the length corresponding to the resistance is reduced, and require more flow to reach the pressure set point, so that the actual FF l may be higher than the expected or optimal FF. This relationship can be used to detect whether the system fluidity has changed at any time during the injection molding cycle, instantaneously or periodically. Such system fluidity changes can be caused by any number of factors, including changes in molecular weight distribution in the polymer, and shear or temperature changes. For example, if the actual FF is higher than the optimal FF, the flowability decreases. Similarly, if the actual FF is lower than the optimal FF, the flowability increases. This change in FF is caused by the system attempting to maintain a predetermined pressure. If the fluidity is low, the proportional valve should release additional hydraulic pressure to the system in order for the higher viscosity material to reach the predetermined pressure set point. Likewise, if the fluidity is increased, the proportional valve should release less hydraulic pressure into the system to make the lower viscosity material reach the predetermined pressure set point. The control response to increase or decrease the polymer pressure may be linear or nonlinear, and may be based on dependent or independent system variables.

게다가, 제어 신호에 있어서의 변화가 실시간으로 측정되는 바와 같은 용융된 플라스틱 재료의 유동성에 있어서의 대응 변화에 맞춰 조정되도록, 실제 FF와 최적의 FF 사이의 차이가 중합체의 공칭 점도에 맞추어 조정될 수 있다. 따라서, 실제 FF와 최적의 FF 사이의 이러한 차이는 유동성에 대해 지수화될 수 있다.In addition, the difference between the actual FF and the optimum FF can be adjusted to the nominal viscosity of the polymer so that the change in the control signal is adjusted to the corresponding change in flowability of the molten plastic material as measured in real time . Thus, this difference between the actual FF and the optimal FF can be exponentiated with respect to the flowability.

실제 FF는 공정 중의 임의의 시점에서 최적의 FF와 비교될 수 있으며, 그 차이가 충전 사이클의 나머지에 대해 목표 충전 압력을 조절하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, FF가 사이클 중에 일찍(예컨대, 사이클의 처음 10%) 비교되면, 사이클의 나머지(예컨대, 마지막 90%)에 대한 목표 압력은 실제 FF와 최적의 FF 사이의 비교에 기초하여 상향으로 또는 하향으로 조절될 수 있다. 더욱이, 실제 FF와 최적의 FF 사이의 비교는, 현재 사출 사이클 내의 목표 압력에 대한 조절이 이루어진 경우에도, 후속 사출 사이클의 목표 압력을 조절하는 데 사용될 수 있다. 실제 FF를 최적의 FF와 비교함으로써, 중합체 유동성의 변화를 고려하기 위해 목표 충전 압력이 사이클 내에 또는 사이클 간에 조절될 수 있다.The actual FF can be compared to the optimal FF at any point in the process and the difference can be used to adjust the target fill pressure for the remainder of the charge cycle. For example, if the FF is compared early (e.g., the first 10% of the cycle) during the cycle, the target pressure for the remainder of the cycle (e.g., the last 90% Or downward. Furthermore, the comparison between the actual FF and the optimum FF can be used to adjust the target pressure of the subsequent injection cycle, even if adjustment to the target pressure within the current injection cycle is made. By comparing the actual FF with the optimal FF, the target filling pressure can be adjusted within a cycle or between cycles to account for changes in polymer fluidity.

몇몇 경우에, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호 사이의 차이를 (예를 들어, 선형 변환기(57)에 의해 측정된 바와 같은, 그리고 단위 이동당 재료 유동의 체적을 나타내는) 사출 유닛의 증분적 이동에 대한 비로서 포함하는 인자가 정의될 수 있다. 그러한 인자는 또한 본 명세서에서 점도 변화 지수(VCI)로 정의된다. VCI는 시스템 압력(P)의 변화, 중합체 체적(V), 시스템 온도(T), 및 재료 조성 또는 분자량 분포(C)에 대한 변화의 영향을 고려한다. VCI는 전체 중합체 유동 시스템에서의 P, V, T, 및 C의 영향들의 합의 함수이며, 하기의 식에 의해 표현된다:In some cases, the difference between the first control signal and the second control signal can be used to determine the incremental (e.g., as measured by linear converter 57 and the volume of material flow per unit of movement) As a ratio to the movement, the containing factor can be defined. Such factors are also defined herein as viscosity change index (VCI). VCI takes into account the effect of changes in system pressure (P), polymer volume (V), system temperature (T), and material composition or molecular weight distribution (C). VCI is a function of the sum of the effects of P, V, T, and C in the entire polymer flow system and is expressed by the following equation:

VCI = f [Δ P, Δ V, Δ T, Δ C].VCI = f [? P,? V,? T,? C].

또는, 하기의 측정된 변수로서 표현되며:Alternatively, it is expressed as the following measured variable:

VCI = (CS1-CS2) / S;VCI = (CS1-CS2) / S;

여기서, CS1은 제1 제어 신호이고, CS2는 제2 제어 신호이고, S는 사출 스크류(22)와 같은 용융물 이동 기계 구성요소에 대한 위치 차이이다.Where CS1 is the first control signal, CS2 is the second control signal, and S is the positional difference relative to the melt transfer machine component, such as the injection screw 22.

VCI는 사출 성형 시스템의 사출 성형 사이클 동안 용융된 플라스틱 재료의 유동성에 있어서의 변화를 보상하기 위해 공정을 제어함으로써, 충전 공정에 대한 즉각적인 조절을 가능하게 하여 최적의 중합체 유량 프로파일을 달성하는 데 사용될 수 있다. 상기의 FF와 유사하게, VCI의 변화는 충전 사이클 중의 임의의 시점에서, 실시간으로 측정되는 바와 같은, 유동성의 변화를 나타내며, 그 후에 그 변화에 응답하여 충전 압력을 증가시키거나 감소시키는 데 사용될 수 있다.The VCI can be used to achieve an optimal polymer flow profile by enabling the instant control of the filling process by controlling the process to compensate for changes in flow properties of the molten plastic material during the injection molding cycle of the injection molding system have. Similar to the FFs described above, the change in VCI represents a change in fluidity, as measured in real time, at any time during the charge cycle, and can then be used to increase or decrease the fill pressure in response to that change have.

이제 도 9b를 참조하면, 그래프(1350)가 시간 경과에 따른, 제어기로부터 비례 밸브로의 제어 신호 응답(전압 단위)을 예시한다. 그래프의 수직 축(1352)은 밀리암페어 단위의 제어 신호 전압에 대응하고, 그래프의 수평 축(1354)은 미크론 단위의 용융물 이동 기계 구성요소의 거리 이동에 대응한다.Referring now to FIG. 9B, graph 1350 illustrates a control signal response (voltage unit) from the controller to the proportional valve over time. The vertical axis 1352 of the graph corresponds to the control signal voltage in milliamperes and the horizontal axis 1354 of the graph corresponds to the distance travel of the melt transfer machine component in microns.

제어 신호는 사출 성형 사이클 동안 시간상 별개의 순간(예컨대, 제1 시간(t1)(1356) 및 제2 시간(t2)(1358))에 측정될 수 있다. 이러한 시간상 별개의 순간에 측정된 전압은 본 명세서에서, 각각, 제1 제어 신호 전압(1360) 및 제2 제어 신호 전압(1362)으로 지칭된다. 기술된 실시예에서의 제어 신호가 전압에 의해 적어도 부분적으로 규정되지만, 다른 제어 신호 파라미터가 유사하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호가 본질적으로 공압적인 것이라면, 유동 계수는 압력의 제어 신호 파라미터에 의해 규정될 수 있다. 유사하게, 제어 신호가 본질적으로 광학적인 것이라면, 유동 계수는 휘도 또는 세기의 제어 신호 파라미터에 의해 규정될 수 있다. 당업자는 제어 신호 그 자체의 본질을 고려하여 적절한 제어 신호 파라미터를 선택할 수 있다.The control signal can be measured at different instants in time during the injection molding cycle (e.g., the first time t1 1356 and the second time t2 1358). The voltages measured at these temporally distinct moments are referred to herein as the first control signal voltage 1360 and the second control signal voltage 1362, respectively. Although the control signal in the described embodiment is at least partly defined by the voltage, other control signal parameters may similarly be used. For example, if the control signal is essentially pneumatic, the flow coefficient may be defined by the control signal parameter of the pressure. Similarly, if the control signal is intrinsically optical, the flow coefficient may be defined by a control signal parameter of brightness or intensity. Those skilled in the art will be able to select appropriate control signal parameters in view of the nature of the control signal itself.

VCI는 시스템에서 "소프트 센서(soft sensor)"로서의 역할을 하는데, 그 이유는 그것이 다른 센서 및 측정된 변수를 사용하여 중합체 점도의 변화에 대응하는 값을 계산하기 때문이다. FF가 또한 시스템에서 "소프트 센서"로서 사용될 수 있다. VCI "소프트 센서"는, 충전 사이클 동안 재료 유동성의 변화를 결정하고 이에 따라 충전 공정에 대한 즉각적인 조절을 가능하게 하여 최적의 중합체 유량 프로파일을 달성하는 데 사용될 수 있다. VCI의 변화는 충전 사이클 중의 임의의 시점에서의 용융된 플라스틱 재료의 유동성에 있어서의 변화를 나타낼 수 있으며, 이어서 이러한 값은 충전 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. VCI는 사출 유닛의 1 미크론 이동에 대한 비로서, CV1과 CV2 사이의 차이의 비를 비교함으로써, 충전 사이클 동안 복수의 순간적인 시점에서 결정될 수 있다. VCI가 증가한 경우, 유동성의 변화를 보상하기 위해 충전의 다음 증분에 대한 목표 충전 압력을 증가시키도록 대응하는 제어 응답이 이루어진다. VCI가 감소한 경우, 충전의 다음 증분에 대한 목표 충전 압력을 감소시키도록 대응하는 제어 응답이 이루어진다. 제어 응답은 선형 또는 비선형일 수 있으며, 종속적인 또는 독립적인 시스템 변수에 기초하여 조절될 수 있다.The VCI serves as a "soft sensor" in the system because it calculates values corresponding to changes in polymer viscosity using other sensors and measured variables. FF can also be used as a "soft sensor" in the system. VCI "soft sensors" can be used to determine the change in material fluidity during a charge cycle and thus to allow immediate control over the filling process to achieve an optimal polymer flow profile. The change in VCI may indicate a change in the flowability of the molten plastic material at any time during the charge cycle, and this value can then be used to control the fill pressure. The VCI can be determined at a plurality of instantaneous points during the charge cycle by comparing the ratio of the difference between CV1 and CV2, as compared to a 1 micron movement of the injection unit. If the VCI is increased, a corresponding control response is made to increase the target filling pressure for the next increment of charge to compensate for the change in fluidity. If the VCI decreases, a corresponding control response is made to reduce the target filling pressure for the next increment of charge. The control response can be linear or nonlinear, and can be adjusted based on dependent or independent system variables.

사출 성형 공정을 제어할 목적으로, 사출 성형 사이클 중의 임의의 시점에서 VCI를 계산하고, 이어서 사출 성형 사이클의 후속 부분에 대한 목표 충전 압력에 대한 단일 조절을 위한 기초로서 VCI를 사용하는 것이 가능하다. VCI가 사출 성형 사이클 중에 일찍(예컨대, 사이클의 처음 10%) 계산되면, 사출 성형 사이클의 나머지(예컨대, 사이클의 나머지 90%)에 대한 목표 충전 압력은 VCI 계산에 기초하여 상향으로 또는 하향으로 조절될 수 있다. 대안적으로, VCI 계산은, 현재 사출 성형 사이클의 목표 압력이 조절되지 않은 경우에도, 후속 사출 성형 사이클을 조절하는 데 사용될 수 있다. VCI를 계산함으로써, 충전 압력을 실시간으로 증가시키거나 감소시키도록 제어 응답이 이루어질 수 있다. VCI(또는 FF)를 실시간으로 계산함으로써, 개시된 시스템 및 방법은 유리하게도 시스템 유동성의 변화에 거의 즉각적으로 반응하고, 또한 현재 사출 사이클에 대해서뿐만 아니라 후속 사출 사이클에 대해 임의의 유동성 변화를 보상하기 위해 공정 변수를 신속하게 조절한다. 개시된 소프트 센서는, 소프트 센서의 변화 속도, 또는 소프트 센서 값과 기준 곡선 또는 데이터 테이블 사이의 차이에 기초하여 보정 입력을 결정하는 제어 논리에 포함될 수 있다.For the purpose of controlling the injection molding process, it is possible to calculate the VCI at any time during the injection molding cycle and then use the VCI as the basis for a single adjustment to the target filling pressure for subsequent portions of the injection molding cycle. If the VCI is calculated early (e.g., the first 10% of the cycle) during the injection molding cycle, the target filling pressure for the remainder of the injection molding cycle (e.g., the remaining 90% of the cycle) may be adjusted upwards or downwards . Alternatively, the VCI calculation can be used to adjust the subsequent injection molding cycle, even if the target pressure of the current injection molding cycle is not adjusted. By calculating the VCI, a control response can be made to increase or decrease the charge pressure in real time. By calculating the VCI (or FF) in real time, the disclosed system and method advantageously responds almost immediately to changes in system fluidity, and can also be used to compensate for any fluidity change for the current injection cycle as well as for subsequent injection cycles Quickly adjust process variables. The disclosed soft sensor may be included in the control logic that determines the correction input based on the rate of change of the soft sensor or the difference between the soft sensor value and the reference curve or data table.

사출 압력은 또한 사출 성형 사이클 전체에 걸쳐 연속적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, VCI가 사출 성형 사이클 중의 임의의 시점에서 계산되면, VCI는 앞쪽으로 공급될 수 있고, 목표 충전 압력에 있어서의 조절이 사출 성형 사이클의 다음 증분에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, VCI가 0.5 밀리초마다 계산될 수 있고, 후속 목표 충전 압력이 바로 이전의 VCI(또는 하나 이상의 이전의 VCI의 평균)에 기초하여 조절될 수 있다. 이러한 공정은 사출 성형 사이클 전체에 걸쳐 반복될 수 있어서, 사출 성형 사이클 전체에 걸쳐 폐쇄 루프 기초로 공정을 제어할 수 있다. VCI를 계산할 때, 충전 압력을 증가시키거나 감소시키도록 제어 응답이 이루어질 수 있다.The injection pressure can also be continuously adjusted throughout the injection molding cycle. For example, if the VCI is calculated at any point in the injection molding cycle, then the VCI can be fed forward and adjustment to the target filling pressure can be made for the next increment of the injection molding cycle. For example, the VCI may be calculated every 0.5 milliseconds, and the subsequent target filling pressure may be adjusted based on the immediately preceding VCI (or the average of one or more previous VCIs). This process can be repeated throughout the injection molding cycle to control the process on a closed loop basis throughout the injection molding cycle. When calculating the VCI, a control response can be made to increase or decrease the charge pressure.

비례 밸브 설계, 서보 모터 출력, 배럴 직경, 유압 용량, 체크 링(check ring) 성능, 및 다른 프레스 변수와 같은 개개의 프레스 사양이 비를 사용함으로써 또는 무차원 계수를 사용함으로써 제어 변수의 계산에서 고려될 수 있다.Individual press specifications such as proportional valve design, servo motor output, barrel diameter, hydraulic capacity, check ring performance, and other press variables are considered in the calculation of control variables by using the ratio or by using dimensionless coefficients .

중합체 재료의 유동성은 몇몇 이유로 사출 성형 공정 동안 달라질 수 있다. 중합체의 공칭 점도는 일관성이 없는 제조 또는 불량한 품질 관리로 인해 배치마다 약간 다를 수 있다. 성형 작업을 가동할 때, 이들 점도 변화는 주형 공동을 충전하는 데 필요한 압력에 있어서의 변화를 야기한다. 이들 점도 변화는 품질 문제, 및 감소된 생산성을 야기할 수 있다. 예를 들어, 점도가 상당히 증가하면, 사출 성형 시스템은 중합체를 주형 내로 밀어 넣기에 적절한 힘을 생성하지 않아서, "쇼트 샷"을 야기할 수 있다. 게다가, 쇼트 샷 영역이 주형으로부터 부품이 적절히 배출되는 것을 방지하는 경우 부품은 주형 내에 포획될 수 있으며, 포획된 부품은 중합체의 다음 샷의 준비로 주형의 폐쇄 시에 주형을 손상시킬 수 있다. 이는 알루미늄과 같은 연질 야금학 주형의 경우에 특히 우려되는데, 여기서 재료는 경화 공구강과 같은 보다 경질인 재료보다 더 쉽게 변형된다. 중합체 점도가 상당히 감소하면, 너무 많은 압력이 인가되어 주형을 충전하여서 주형을 "플래싱"하는 결과를 가져올 수 있다. 플래싱이 발생하면, 재료가 셧 오프 표면들 사이로 가압됨에 따라 분리선 에지가 손상될 수 있다. 플래싱은 알루미늄과 같은 연질 야금학 주형의 경우에 특히 우려되는데, 여기서 재료는 경화 공구강과 같은 보다 경질인 재료보다 더 쉽게 변형된다.The fluidity of the polymeric material may vary during the injection molding process for several reasons. The nominal viscosity of the polymer may vary slightly from batch to batch due to inconsistent manufacturing or poor quality control. When operating a molding operation, these viscosity changes cause a change in the pressure required to fill the mold cavity. These viscosity changes can cause quality problems, and reduced productivity. For example, if the viscosity increases significantly, the injection molding system does not produce the proper force to push the polymer into the mold and can cause a "short shot ". In addition, if the short shot area prevents proper ejection of the component from the mold, the component can be trapped within the mold and the captured component can damage the mold at the time of closure of the mold with preparation of the next shot of the polymer. This is particularly of concern in the case of soft metallurgical molds such as aluminum where the material is more easily deformed than a harder material such as a hardened tool steel. If the polymer viscosity is significantly reduced, too much pressure may be applied to fill the mold and result in "flashing" the mold. If flashing occurs, the parting line edge may be damaged as the material is pressed between the shut-off surfaces. Flashing is particularly concerned in the case of soft metallurgical molds such as aluminum where the material is more easily deformed than harder materials such as hardened tool steel.

재생 중합체의 경우에, 공급원료는 고도로 가변적인데, 이는 재생 수지의 배치를 형성하도록 함께 블렌딩되는 다수의 재료 소스(source)로 인한 것이다. 재생업자는 많은 상이한 용융 유동 지수(MFI) 수지를 함께 블렌딩하여 목표 평균 MFI를 달성하려고 한다. 그러나, 블렌드를 포함하는 재료는 고도로 가변적이며, 이에 따라 생성된 블렌드는 + 또는 - 10 MFI, 또는 심지어 그 초과만큼의 범위일 수 있다. 프로세서에 대해, 이는 어려운 처리 시나리오를 생성하는데, 그 이유는 MFI 변동이 처리 조건에 있어서의 일정한 변화를 야기하기 때문이다. 이러한 경우에, 기계 조작자는 폐기 부품을 제조하거나 주형을 손상시키는 것을 피하기 위해 공정 및 생성되는 부품을 정기적으로 모니터링하고 공정에 대한 정기적인 보정을 행하여야 한다.In the case of recycled polymers, the feedstock is highly variable, due to the multiple material sources that are blended together to form a batch of recycled resin. The regenerator attempts to blend many different melt flow index (MFI) resins together to achieve the target average MFI. However, the material comprising the blend is highly variable, and thus the resulting blend may range in the + or - 10 MFI, or even more, than that. For the processor, this creates a difficult processing scenario, since the MFI variation causes a constant change in processing conditions. In such cases, the machine operator should regularly monitor the process and any parts produced and regularly calibrate the process to avoid producing waste parts or damaging the molds.

착색제 마스터배치의 추가가 또한 중합체의 점도에 있어서의 변화를 야기할 수 있다. 이들 점도 변동은 이들 변동을 고려하기 위해 성형기 조작자가 처리 조절을 행할 것을 필요로 한다. 게다가, 마스터배치는 전형적으로 총 재료 조성물의 약 0.5 내지 약 10%의 범위인 비교적 낮은 수준으로 농축되고 추가된다. 마스터배치 추가의 계량 방법에 있어서 내재적인, 마스터배치의 추가에 있어서의 작은 변동은 중합체 점도의 큰 변동을 야기할 수 있다. 그 결과, 조작자는 폐기 부품을 제조하거나 주형을 손상시키는 것을 피하기 위해 필요한 조절을 행하기 위해서 성형기에 신경 써야 한다.The addition of the colorant masterbatch may also cause a change in the viscosity of the polymer. These viscosity variations require the molding machine operator to make process adjustments to account for these variations. In addition, the master batch is typically concentrated and added to a relatively low level, which is in the range of about 0.5 to about 10% of the total material composition. Small variations in the addition of intrinsic, masterbatches in the metering method of further masterbatching can cause large variations in the viscosity of the polymer. As a result, the operator must be mindful of the molding machine in order to make the necessary adjustments to avoid producing waste parts or damaging the mold.

점도는 또한 온도 의존적이다. 성형 작업에서, 성형 시스템을 냉각하는 물의 온도는 달라질 수 있다. 예를 들어, 주형을 냉각하는 데 급수탑 물을 사용하는 경우, 물의 온도는 더 따뜻한 날에, 특히 계속된 따뜻한 날씨 후에 더 높을 것이며, 밤에 또는 장기간의 더 차가운 날씨 동안 더 차가울 것이다. 이들 온도 변동은 성형 시스템 내의 재료의 점도가 변화하게 할 수 있다. 그 결과, 부품 품질이 달라지고 폐기 및 주형에 대한 손상의 가능성을 생성한다. 온도 변동의 다른 소스는 노즐에서, 또는 공급 시스템 내에서 승온을 유지하는 히터 밴드에서 일어나는 온도 변동을 포함할 수 있다. 성형 장비 조작자는 이들 온도 변동에 대해 계속적으로 모니터링하고 조절해야 한다.The viscosity is also temperature dependent. In a molding operation, the temperature of the water cooling the molding system may vary. For example, when using a water tower to cool a mold, the temperature of the water will be higher on a warmer day, especially after continued warm weather, and colder at night or during longer cooler weather. These temperature variations can cause the viscosity of the material in the forming system to vary. As a result, part quality changes and creates the possibility of damage to the waste and mold. Other sources of temperature fluctuations may include temperature fluctuations at the nozzles or in heater bands that maintain the temperature rise in the supply system. Molding equipment operators must continually monitor and control these temperature fluctuations.

유동성의 변화에 의해 야기되는 문제를 해결하기 위해, 제어기(50)(도 1)는 목표 사출 압력을 유지하기 위해 스크류 제어부(26)(도 1)가 유동성의 변화에 기초하여 왕복 스크류(22)의 이동을 증가시키거나 감소시키게 할 수 있다.To solve the problem caused by the change in fluidity, the controller 50 (Fig. 1) controls the screw control 26 (Fig. 1) to maintain the target injection pressure, Thereby increasing or decreasing the movement of the endoscope.

이제 도 10을 참조하면, 점도의 변화를 고려하기 위한 공정의 논리도(1400)가 예시된다. 적어도 하나의 주형 공동을 갖는 사출 성형기가 1410에서 제공되고, 사출 성형기의 사출 성형 공정을 위한 사출 성형 압력을 적어도 부분적으로 결정하는 제어 신호를 제공하도록 구성된 압력 제어 출력부를 포함하는 사출 성형 제어기가 1420에서 제공된다. 1430에서, 제1 제어 신호가 사출 성형 사이클 중의 제1 시간에서 측정된다. 1440에서, 제2 제어 신호가 제1 시간에 후속하는, 사출 성형 사이클 중의 제2 시간에서 측정된다. 1450에서, 압력 제어 출력부로부터의 제1 제어 신호와 압력 제어 출력부로부터의 제2 제어 신호가 비교된다. 1460에서, 압력 제어 출력부를 위한 제3 제어 신호가 제2 시간에 후속하는 제3 시간에서 결정되는데, 제3 제어 신호는 비교 결과에 적어도 부분적으로 기초한다.Referring now to FIG. 10, a logic diagram 1400 of a process for considering a change in viscosity is illustrated. An injection molding controller is provided at 1410 having at least one mold cavity and a pressure control output configured to provide a control signal to at least partially determine an injection molding pressure for the injection molding process of the injection molding machine, / RTI &gt; At 1430, a first control signal is measured at a first time during the injection molding cycle. At 1440, a second control signal is measured at a second time during the injection molding cycle, following the first time. At 1450, the first control signal from the pressure control output and the second control signal from the pressure control output are compared. At 1460, a third control signal for the pressure control output is determined at a third time following the second time, the third control signal being based at least in part on the comparison result.

도 11은 도 10에 예시된 방법을 수행하는 데 사용될 수 있는 폐쇄 루프 제어 시스템의 일 실시예를 예시한다. 도 11에 예시된 제어 시스템(1700)은 당업자가 도면 부호 1710으로 개괄적으로 표현된 공정 변수들 중 임의의 하나 이상을 사용함으로써 특정 부품 또는 재료에 대해 도 10에 예시된 사출 성형 공정을 구현 및 개량하기 위한 개방형 아키텍처를 제공한다. 이들 공정 변수(1710)는 사출 성형기 내의 다양한 센서로부터 얻어진 물리적 값을 나타낸다. 이들 물리적 값은 제어기(50)에 의해 처리된다. 처리는 도면 부호 1712로 표시된 계산과 같은 임의의 수의 계산을 포함할 수 있다. 이들 계산은 가중치를 통해 특정 변수의 중요성을 반영하기 위해 변환 또는 스케일링(scaling)에 사용될 수 있다. 그러한 계산은 규칙 기반 알고리즘, 발견적 알고리즘, 유전적 알고리즘, 또는 다른 계산, 예를 들어 유동 계수 및 점도 변화 지수에 관하여 상기에 기술된 계산을 포함할 수 있다.FIG. 11 illustrates one embodiment of a closed loop control system that may be used to perform the method illustrated in FIG. The control system 1700 illustrated in FIG. 11 may be used to implement and improve the injection molding process illustrated in FIG. 10 for a particular component or material by using any one or more of the process variables generally represented by reference numeral 1710 And provides an open architecture for These process variables 1710 represent physical values obtained from various sensors in an injection molding machine. These physical values are processed by the controller 50. The processing may include any number of calculations, such as those indicated by reference numeral 1712. These calculations can be used for transforms or scaling to reflect the importance of certain variables through weights. Such calculations may include rule-based algorithms, heuristic algorithms, genetic algorithms, or other calculations, such as those described above with respect to flow coefficients and viscosity indexes.

공정 변수(1710)는, 스케일링을 갖거나 갖지 않고서, 또는 변수 계산(1712)을 통해, 단지 코어 변수(1714)에, 그리고 제어 신호와 같은 제어 변수(1716)를 결정하는 데 직접 사용될 수 있다. 예를 들어, 변수 계산(1712)은 상기에 기술된 VCI 또는 유동 계수 계산(1713)을 포함할 수 있다. 제어 변수(1716)는 PID 제어 루프(1718)를 위한 피드백 신호를 나타낸다. 도면 부호 1720으로 개괄적으로 표현된, 임의의 수의 원하는 설정점이 PID 제어 루프(1718)로의 입력으로서 사용될 수 있지만, 압력 제어 사출 성형 공정인, 본 명세서에 기술된 시스템 및 방법은 일반적으로 사출 압력의 변화(1722)를 제어 입력으로서 사용한다. 그 결과, PID 제어 루프(1718)는 비례 밸브(1724)에 송신되는 제어 신호를 연속적으로 조절함으로써, 용융된 플라스틱 재료의 유동성에 있어서의 변화를 연속적으로 고려한다.The process variable 1710 can be used directly to determine the control variable 1716, such as a control signal, and only to the core variable 1714, with or without scaling, or via the variable calculation 1712. For example, the variable calculation 1712 may include the VCI or flow coefficient calculation 1713 described above. The control variable 1716 represents the feedback signal for the PID control loop 1718. Although any number of desired setpoints, represented generally by reference numeral 1720, may be used as input to the PID control loop 1718, the systems and methods described herein, which are pressure controlled injection molding processes, Change 1722 is used as the control input. As a result, the PID control loop 1718 continuously considers the change in flowability of the molten plastic material by continuously controlling the control signal transmitted to the proportional valve 1724.

몇몇 경우에, 사출 성형기는 전기 프레스를 포함할 수 있고, 제어기는 전기 프레스의 서보 모터로의 전자 제어 신호를 변경할 수 있다.In some cases, the injection molding machine may include an electrical press, and the controller may change the electronic control signal to the servo motor of the electrical press.

상기에 논의된 바와 같이, 용융된 플라스틱 재료의 점도에 있어서의 변화는 임의의 수의 요인에 의해 야기될 수 있다. 예를 들어, 작업자는 불량한 품질의 부품을 재분쇄하고 재분쇄된 플라스틱 재료를 원래 그대로의 플라스틱 재료와 혼합함으로써 불량한 품질의 부품을 재사용하기를 원할 수 있다. 재분쇄 플라스틱 재료와 원래 그대로의 플라스틱 재료의 혼합은 조합된 재료의 MFI를 변화시킬 것이다. 유사하게, 작업자는 용융된 플라스틱 재료 내로 착색제를 도입함으로써 사출 가동 동안 부품 색상을 변화시키기를 원할 수 있다. 착색제의 도입은 종종 용융된 플라스틱 재료의 MFI를 변화시킬 것이다. 마지막으로, 주위 작동 조건의 변화가 또한 용융된 플라스틱 재료의 점도를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 주위 온도가 증가하는 경우, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 종종 증가한다. 마찬가지로, 주위 온도가 감소하는 경우, 용융된 플라스틱 재료의 점도가 종종 감소한다.As discussed above, the change in viscosity of the molten plastic material can be caused by any number of factors. For example, an operator may want to reuse parts of poor quality by re-grinding parts of poor quality and mixing the re-ground plastic material with the original plastic material. The mixing of the re-ground plastic material with the original plastic material will change the MFI of the combined material. Similarly, the operator may wish to change the color of the part during injection operation by introducing the colorant into the molten plastic material. The introduction of the colorant will often change the MFI of the molten plastic material. Finally, a change in ambient operating conditions can also change the viscosity of the molten plastic material. For example, when the ambient temperature increases, the viscosity of the molten plastic material often increases. Likewise, when the ambient temperature decreases, the viscosity of the molten plastic material is often reduced.

개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형 방법 및 기계는 유리하게도 부품 품질을 증가시키면서 성형 공정에 대한 사이클 시간을 감소시킨다. 더욱이, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는, 몇몇 실시예에서, 일반적으로 유압 프레스보다 더 에너지 효율적이고 정비를 덜 필요로 하는 전기 프레스를 채용할 수 있다. 부가적으로, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는 보다 가요성인 지지 구조체 및 보다 조정가능한 전달 구조체, 예를 들어 보다 넓은 플래튼(platen) 폭, 증가된 타이 바아 간격, 타이 바아의 제거, 보다 빠른 이동을 용이하게 하는 보다 경량의 구성, 및 비-자연적으로 균형화된 공급 시스템을 채용할 수 있다. 따라서, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기는 전달 요구에 맞도록 변경될 수 있으며, 특정 성형된 부품에 대해 보다 용이하게 맞춤화될 수 있다.The disclosed low constant pressure injection molding methods and machines advantageously reduce cycle times for the molding process while increasing component quality. Moreover, the disclosed low constant pressure injection molding machine can, in some embodiments, employ an electric press that is generally more energy efficient and requires less maintenance than a hydraulic press. In addition, the disclosed low constant pressure injection molding machine has the advantage that a more flexible support structure and a more adjustable delivery structure, such as a wider platen width, increased tie bar spacing, removal of the tie bar, A lighter weight configuration that facilitates the use of a non-naturally balanced supply system. Thus, the disclosed low constant pressure injection molding machine can be modified to meet delivery requirements and can be more easily customized for certain molded parts.

또한, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 성형기 및 방법은 주형이 보다 높은 열전도율(예컨대, 약 0.3 W/cm·℃(20 BTU/HR FT ℉) 초과의 열전도율)을 가질 수 있는 보다 연질의 재료(예컨대, 약 30 미만의 Rc를 갖는 재료)로부터 제조되도록 허용하며, 이는 개선된 냉각 능력 및 더욱 균일한 냉각을 갖는 주형으로 이어진다. 개선된 냉각 능력으로 인해, 개시된 낮은 일정한 압력의 사출 주형은 단순화된 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 일반적으로 말하면, 단순화된 냉각 시스템은 더 적은 냉각 채널을 포함하고, 포함되는 냉각 채널은 더 직선형일 수 있어서, 더 적은 기계가공 축을 가질 수 있다. 단순화된 냉각 시스템을 갖는 사출 주형의 일례는 2012년 2월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/602,781호에 개시되어 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 본 명세서에 참고로 포함된다.In addition, the disclosed low constant pressure injection molding machines and methods have the advantage that the molds can be made of a more flexible material (e.g., a thermoplastic material) having a higher thermal conductivity (e.g., a thermal conductivity of greater than about 20 BTU / HRFTF) A material having an Rc of less than about 30), leading to a mold with improved cooling capability and more uniform cooling. Because of the improved cooling capability, the injection molds of the disclosed low constant pressure may comprise a simplified cooling system. Generally speaking, the simplified cooling system includes fewer cooling channels, and the included cooling channels can be more straightforward, thus having fewer machining axes. An example of an injection mold with a simplified cooling system is disclosed in U.S. Patent Application No. 61 / 602,781, filed February 24, 2012, which is hereby incorporated by reference herein.

낮은 일정한 압력의 사출 성형기의 보다 낮은 사출 압력은 이러한 보다 연질의 재료로 제조된 주형이, 종래의 사출 성형기에서는 이들 재료가 고압 사출 성형기에서 100만회 성형 사이클 전에 파괴될 것이기 때문에 가능하지 않을, 100만회 이상의 성형 사이클을 얻도록 허용한다.The lower injection pressure of an injection molding machine with a lower constant pressure is less than one million times that a mold made of such a softer material will not be possible in a conventional injection molding machine because these materials will be destroyed before a molding cycle of one million times in a high- Lt; / RTI &gt;

용어 "실질적으로", "약", 및 "대략"은, 달리 명시되지 않는 한, 임의의 정량 비교, 값, 측정값, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재적 불확실성 정도를 나타내기 위해 본 명세서에서 이용될 수 있음에 유의한다. 이러한 용어는 또한, 쟁점이 되는 주제의 기본적 기능의 변화를 야기함이 없이, 정량 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 나타내기 위해 본 명세서에서 이용된다. 본 명세서에 달리 규정되지 않는 한, 용어 "실질적으로", "약", 및 "대략"은 정량 비교, 값, 측정값, 또는 다른 표현이 언급된 기준의 20% 이내에 있을 수 있음을 의미한다.The terms "substantially "," about ", and "approximately" are used herein to refer to the degree of intrinsic uncertainty attributable to any quantitative comparison, value, measure, May be used. This term is also used herein to indicate the extent to which the quantitative expression can vary from the stated criteria, without causing a change in the basic function of the subject matter in question. The terms " substantially ", " about ", and "approximately" mean that a quantitative comparison, value, measure, or other expression may be within 20% of the stated criteria.

본 명세서에 예시 및 기술된 제품의 다양한 실시예가 실질적으로 일정한 저압의 성형 공정에 의해 생산될 수 있음이 이제 명백할 것이다. 본 명세서에서 소비자 상품을 포함하기 위한 제품 또는 소비자 상품 제품 자체에 대해 특히 언급되었지만, 본 명세서에 논의된 성형 방법은 소비자 상품 산업, 외식업, 운송업, 의료 산업, 완구 산업 등에서 사용하기 위한 제품과 관련하여 사용하기에 적합할 수 있음이 명백할 것이다. 더욱이, 당업자는 본 명세서에 개시된 교시가, 주형내 장식, 인서트 성형, 주형내 조립 등과 조합해, 회전 주형 및 코어 백 주형을 포함한 다수 재료 주형, 스택 주형(stack mold)의 구성에 사용될 수 있음을 인식할 것이다.It will now be apparent that various embodiments of the products illustrated and described herein can be produced by a substantially constant low pressure molding process. Although specific reference may be made in this text to the product or consumer product product itself for inclusion in consumer products, the molding methods discussed herein may be used in connection with products intended for use in the consumer goods industry, the catering industry, the transportation industry, the medical industry, It will be apparent that the invention may be adapted for use. Moreover, those skilled in the art will appreciate that the teachings disclosed herein may be used in the construction of multiple material molds, stack molds, including rotating molds and core backing molds, in combination with mold decorations, insert molding, Will recognize.

본 명세서에서 개시된 실시예들 중 임의의 실시예의 부분, 부분들 또는 전부는 이하에서 기술된 것들을 비롯해 당업계에 공지된 다른 사출 성형 실시예의 부분, 부분들 또는 전부와 조합될 수 있다.Portions, or portions of any of the embodiments disclosed herein may be combined with portions, portions, or all of the other injection molding embodiments known in the art, including those described below.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "낮은 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 장치 및 방법(Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure)"이고 US 2012-0294963 A1로 공개된, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,045호(본 출원인의 케이스 12127)에 개시된 바와 같은, 낮은 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to an apparatus and method for injection molding at low constant pressure, which is disclosed in US 2012-0294963 A1, May, 2012, entitled " Apparatus and Method for Injection Molding at Low Constant Pressure & May be used in conjunction with an embodiment for injection molding at low constant pressure, as disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 13 / 476,045, filed on September 21, 2001 (the applicant's case 12127) .

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "낮은 일정한 압력의 사출 성형 장치를 위한 대안적인 압력 제어(Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus)"이고 이제 미국 특허 제8,757,999호인, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,047호(본 출원인의 케이스 12128)에 개시된 바와 같은, 압력 제어를 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent No. 8,757,999, entitled " Alternative Pressure Control for a Low Constant Pressure Injection Molding Apparatus & May be used in conjunction with an embodiment for pressure control, such as disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,047, filed May 21, 2001 (the applicant's case 12128), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 성형 장치를 위한 비-자연적 평형식 공급 시스템(Non-Naturally Balanced Feed System for an Injection Molding Apparatus)"이고 US 2012-0292823 A1로 공개된, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,073호(본 출원인의 케이스 12130)에 개시된 바와 같은, 비-자연적 평형식 공급 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U. S. Pat. Nos. 5,192,125, entitled " Non-Naturally Balanced Feed System for an Injection Molding Apparatus " Can be used in conjunction with an embodiment for a non-natural flat feed system, such as that disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,073, filed on May 21 (Applicant's Case 12130) It is included as a reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "낮은 실질적으로 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 방법(Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure)"이고 US 2012-0295050 A1로 공개된, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,197호(본 출원인의 케이스 12131Q)에 개시된 바와 같은, 낮은 실질적으로 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a method for injection molding at low, substantially constant pressure, which is disclosed in US 2012-0295050 A1, May, 2012, entitled " Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure & May be used in conjunction with an embodiment for injection molding at a low, substantially constant pressure, such as disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 476,197, filed on September 21, 2001 (the applicant's case 12131Q) &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "낮은 실질적으로 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 방법(Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure)"이고 US 2012-0295049 A1로 공개된, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,178호(본 출원인의 케이스 12132Q)에 개시된 바와 같은, 낮은 실질적으로 일정한 압력에서의 사출 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a method for injection molding at a low, substantially constant pressure, which is disclosed in US 2012-0295049 A1, May, 2012, entitled " Method for Injection Molding at Low, Substantially Constant Pressure & May be used in conjunction with an embodiment for injection molding at a low, substantially constant pressure, as disclosed in U. S. Patent Application Serial No. 13 / 476,178, filed on December 21 (Applicant's case 12132Q) &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "높은 열전도율의 공사출 성형 시스템(High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System)"인, 2013년 2월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/774,692호(본 출원인의 케이스 12361)에 개시된 바와 같은, 공사출 공정을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 13 / 774,692, filed February 22, 2013, entitled " High Thermal Conductivity Co-Injection Molding System " For example, as disclosed in Applicant's case 12361, which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "단순화된 증발 냉각 시스템 또는 특이한 냉각 유체를 갖춘 단순화된 냉각 시스템을 갖는 사출 주형(Injection Mold Having a Simplified Evaporative Cooling System or a Simplified Cooling System with Exotic Cooling Fluids)"이고, 이제 미국 특허 제8,591,219호인, 2013년 2월 12일로 출원된 미국 특허 출원 제13/765,428호(본 출원인의 케이스 12453M)에 개시된 바와 같은, 단순화된 냉각 시스템을 갖는 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.Embodiments of the present invention may be practiced in the name of the invention as "a simplified evaporation cooling system, or an injection mold having a simplified cooling system with a unique cooling fluid " (Simplified Cooling System with Exotic Cooling Fluids) With the embodiment for molding with a simplified cooling system, as disclosed in U.S. Patent No. 8,591,219, U.S. Patent Application No. 13 / 765,428, filed February 12, 2013 (the applicant's case 12453M) , Which is hereby incorporated by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "박벽 부품의 실질적으로 일정한 압력의 사출 성형을 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Substantially Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts)"인, 2012년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/476,584호(본 출원인의 케이스 12487)에 개시된 바와 같은, 박벽 부품을 성형하기 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a method and apparatus for the injection molding of a substantially constant pressure of a thin wall component, as described in the " Method and Apparatus for Constant Pressure Injection Molding of Thinwall Parts & May be used in conjunction with an embodiment for molding a thin wall component, such as disclosed in the filed U.S. Patent Application No. 13 / 476,584 (Applicant's case 12487), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "안전 장치 압력 메커니즘을 갖춘 사출 주형(Injection Mold With Fail Safe Pressure Mechanism)"인, 2012년 11월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/672,246호(본 출원인의 케이스 12657)에 개시된 바와 같은, 안전 장치 메커니즘을 이용한 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 13 / 672,246, filed November 8, 2012, entitled " Injection Mold With Fail Safe Mechanism " Can be used in conjunction with an embodiment for molding using a safety mechanism, such as disclosed in Applicant's case 12657, which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "고 생산성 사출 성형기를 작동시키기 위한 방법(Method for Operating a High Productivity Injection Molding Machine)"인, 2012년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/682,456호(본 출원인의 케이스 12673R)에 개시된 바와 같은, 고 생산성 성형을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 13 / 682,456, filed November 20, 2012, entitled " Method for Operating a High Productivity Injection Molding Machine " Can be used in conjunction with embodiments for high productivity molding, such as disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 12673R (Applicant's case 12673R), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "열가소성 중합체 및 수소첨가 피마자유의 조성물을 성형하는 방법(Methods of Molding Compositions of Thermoplastic Polymer and Hydrogenated Castor Oil)"인, 2013년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/085,515호(본 출원인의 케이스 12674M)에 개시된 바와 같은, 소정 열가소성 물질을 성형하기 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a method of forming a thermoplastic polymer and a hydrogenated castor oil, which process is described in U. S. Patent &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Can be used in conjunction with embodiments for molding certain thermoplastic materials, such as disclosed in Application Serial No. 14 / 085,515 (Applicant's Case 12674M), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 주형 시스템을 위한 감소된 크기의 러너(Reduced Size Runner for an Injection Mold System)"인, 2013년 11월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/085,515호(본 출원인의 케이스 12677M)에 개시된 바와 같은, 러너 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 14 / 085,515, filed November 21, 2013, entitled " Reduced Size Runner for an Injection Mold System " May be used in conjunction with an embodiment for a runner system, such as that disclosed in U. S. Patent Application Serial No. 12677M, which is hereby incorporated by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "가변 위치 성형 공동을 갖는 낮은 일정한 압력의 사출 성형 시스템(Low Constant Pressure Injection Molding System with Variable Position Molding Cavities)"인, 2013년 5월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/822,661호 (본 출원인의 케이스 12896P)에 개시된 바와 같은, 이동 성형 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to an injection molding machine having a low constant pressure injection molding system with a variable position molding cavity, Can be used in conjunction with embodiments for a mobile molding system, such as disclosed in patent application No. 61 / 822,661 (Applicant's case 12896P), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 성형 가동 동안의 재료 특성의 변화를 고려하기 위한 사출 성형기 및 사출 성형 방법(Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs)"인, 2013년 8월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/861,298호(본 출원인의 케이스 13020P)에 개시된 바와 같은, 사출 주형 제어 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.Embodiments of the present invention are described in detail in "Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties during Injection Molding Operation" , U.S. Patent Application No. 61 / 861,298, filed on August 20, 2013 (the applicant's case 13020P), which is incorporated herein by reference in its entirety, &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 성형 가동 동안의 재료 특성의 변화를 고려하기 위한 사출 성형기 및 사출 성형 방법(Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs)"인, 2013년 8월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/861,304호(본 출원인의 케이스 13021P)에 개시된 바와 같은, 사출 주형 제어 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.Embodiments of the present invention are described in detail in "Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties during Injection Molding Operation" May be used in conjunction with an embodiment for an injection mold control system, such as disclosed in U.S. Patent Application No. 61 / 861,304, filed August 20, 2013 (Applicant's Case 13021P) &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 성형 가동 동안의 재료 특성의 변화를 고려하기 위한 사출 성형기 및 사출 성형 방법(Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties During Injection Molding Runs)"인, 2013년 8월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/861,310호(본 출원인의 케이스 13022P)에 개시된 바와 같은, 사출 주형 제어 시스템을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.Embodiments of the present invention are described in detail in "Injection Molding Machines and Methods for Accounting for Changes in Material Properties during Injection Molding Operation" , U.S. Patent Application No. 61 / 861,310, filed August 20, 2013 (Applicant's Case 13022P), which is incorporated herein by reference in its entirety, &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "오버몰딩된 물품을 성형하는 방법(Methods of Forming Overmolded Articles)"인, 2013년 12월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/918,438호(본 출원인의 케이스 13190P)에 개시된 바와 같은, 사출 성형을 사용하여 오버몰딩된 물품을 성형하기 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to U.S. Patent Application No. 61 / 918,438, entitled " Methods of Forming Overmolded Articles, " filed December 19, 2013 Case 13190P), which is hereby incorporated by reference in its entirety, for use in conjunction with embodiments for molding overmolded articles using injection molding.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "용융된 재료를 주형 공동 내로 사출하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Injecting a Molten Material into a Mold Cavity)"인, 1998년 3월 17일자로 허여된 미국 특허 제5,728,329호(본 출원인의 케이스 12467CC)에 개시된 바와 같은, 성형 공정을 제어하기 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허는 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a method and apparatus for injecting molten material into a mold cavity, which is entitled " Method and Apparatus for Injecting a Molten Material into a Mold Cavity & May be used in conjunction with embodiments for controlling the molding process, such as disclosed in U.S. Patent No. 5,728,329 (Applicant's case 12467CC), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "사출 제어 시스템(Injection Control System)"인, 1998년 2월 10일자로 허여된 미국 특허 제5,716,561호(본 출원인의 케이스 12467CR)에 개시된 바와 같은, 성형 공정을 제어하기 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허는 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is directed to a molding process, such as disclosed in U.S. Patent No. 5,716,561, filed February 10, 1998, entitled " Injection Control System, " Which is hereby incorporated by reference.

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "플라스틱 물품 성형 장치 및 이를 사용하기 위한 방법(Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same)"인, 미국 특허 출원 제61/952281호(본 출원인의 케이스 13242P)에 개시된 바와 같은, 성형 예비성형품을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 61/952281 entitled " Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same " ), Which is hereby incorporated by reference. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; [0002] &lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예는 발명의 명칭이 "플라스틱 물품 성형 장치 및 이를 사용하기 위한 방법(Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same)"인, 미국 특허 출원 제61/952283호(본 출원인의 케이스 13243P)에 개시된 바와 같은, 성형 예비성형품을 위한 실시예와 함께 사용될 수 있으며, 이 미국 특허 출원은 이에 의해 참고로 포함된다.An embodiment of the present invention is described in U.S. Patent Application No. 61/952283 entitled " Plastic Article Forming Apparatus and Methods for Using the Same " ), Which is hereby incorporated by reference. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; [0002] &lt; / RTI &gt;

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 열거된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 열거된 값과, 상기 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하고자 하는 것이다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하고자 하는 것이다.It should be understood that the dimensions and values disclosed herein are not strictly limited to the exact numerical values listed. Instead, unless stated otherwise, each such dimension is intended to mean both an enumerated value and a functionally equivalent range near the value. For example, a dimension disclosed as "40 mm" is intended to mean "about 40 mm ".

임의의 상호 참조된 또는 관련된 특허 또는 출원과 이러한 출원이 우선권을 주장하거나 그것의 이익을 청구하는 임의의 특허 출원 또는 특허를 비롯한, 본 명세서에 인용된 모든 문헌은 이에 의해, 명백히 배제되거나 달리 제한되지 않는 한, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 임의의 문헌의 인용은 이것이 본 명세서에 개시된 또는 청구된 임의의 발명에 대한 종래 기술이라거나, 또는 이것이 단독으로 또는 임의의 다른 참고문헌 또는 참고문헌들과의 임의의 조합으로 임의의 그러한 발명을 교시하거나 시사하거나 개시한다는 것을 인정하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함되는 문헌에서의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우, 본 명세서에서 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선한다.All literature cited herein, including any cross-referenced or related patents or applications, and any patent application or patent claiming priority or claim of such application, are hereby expressly excluded or otherwise limited Are incorporated herein by reference in their entirety. The citation of any document is merely illustrative of the fact that it is a prior art to any invention disclosed or claimed herein, or that any such invention, either alone or in any combination with any other reference or reference, Nor does it acknowledge that it does so. Also, any meaning or definition of a term in this specification shall in any way conflict with any meaning or definition of the same term in the literature to which it is incorporated by reference, the meaning or definition given to that term in this specification shall prevail.

본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 다양한 다른 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에서 포함하고자 한다.While particular embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be apparent to those skilled in the art that various other changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended to cover in the appended claims all such changes and modifications that are within the scope of this invention.

Claims (15)

용융된 플라스틱 재료의 유동성(flowability)에 있어서의 변화를 보상하도록 사출 성형 공정을 자동적으로 조절하는 방법(도 10의 도면 부호 1400; 40쪽, 4 내지 14행)으로서,
적어도 하나의 주형 공동(mold cavity)을 갖는 사출 성형기(도 1의 도면 부호 10; 14쪽, 8행 내지 15쪽, 9행)를 제공하는 단계(도 10의 도면 부호 1410; 40쪽, 4 내지 14행);
상기 사출 성형기의 사출 성형 공정을 위한 사출 성형 압력을 적어도 부분적으로 결정하는 제어 신호를 제공하도록 구성된 압력 제어 출력부를 포함하는 사출 성형 제어기(도 1의 도면 부호 50; 15쪽, 10행 내지 17쪽, 15행)를 제공하는 단계(도 10의 도면 부호 1420; 40쪽, 4 내지 14행)를 포함하는, 방법에 있어서,
상기 방법은,
사출 성형 사이클 중의 제1 시간에서 상기 압력 제어 출력부로부터의 제1 제어 신호를 측정하는 단계(도 10의 도면 부호 1430; 40쪽, 4 내지 14행);
상기 제1 시간에 후속하는, 상기 사출 성형 사이클 중의 제2 시간에서 상기 압력 제어 출력부로부터의 제2 제어 신호를 측정하는 단계(도 10의 도면 부호 1440; 40쪽, 4 내지 14행);
비교 결과를 얻기 위해, 상기 압력 제어 출력부로부터의 상기 제1 제어 신호와 상기 압력 제어 출력부로부터의 상기 제2 제어 신호를 비교하는 단계(도 10의 도면 부호 1450; 40쪽, 4 내지 14행); 및
상기 제2 시간에 후속하는 제3 시간에서, 상기 비교 결과에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 압력 제어 출력부를 위한 제3 제어 신호를 결정하는 단계(도 10의 도면 부호 1460; 40쪽, 4 내지 14행)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
As a method of automatically adjusting the injection molding process to compensate for the change in the flowability of the molten plastic material (reference numeral 1400 in FIG. 10, p. 40, lines 4 to 14)
(Step 10 in FIG. 1, page 14, line 8 to page 15, line 9) having at least one mold cavity (reference numeral 1410 in FIG. 10, page 40, 14 lines);
An injection molding controller (50 of FIG. 1; page 15, line 10 to page 17, see FIG. 1) including a pressure control output configured to provide a control signal at least partially determining an injection molding pressure for the injection molding process of the injection molding machine, 15, row 1420 in FIG. 10, line 4 to 14), the method comprising:
The method comprises:
Measuring the first control signal from the pressure control output at a first time during the injection molding cycle (reference numeral 1430 in FIG. 10; page 40, lines 4-14);
Measuring the second control signal from the pressure control output at a second time in the injection molding cycle following the first time (1440 in FIG. 10; p. 40, lines 4-14);
Comparing the first control signal from the pressure control output section with the second control signal from the pressure control output section to obtain a comparison result (reference numeral 1450 in FIG. 10; page 40, lines 4-14 ); And
Determining a third control signal for the pressure control output, based at least in part on the comparison result, at a third time subsequent to the second time (1460 of FIG. 10; Rows) of the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Way.
제1항에 있어서,
상기 결정 단계는 상기 제2 시간과 동일한 사출 성형 사이클 내에 있는 제3 시간에서 상기 제3 제어 신호를 결정하는 단계를 포함하는
방법.
The method according to claim 1,
Wherein the determining comprises determining the third control signal at a third time that is within the same injection molding cycle as the second time
Way.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 시간은 상기 제2 시간으로부터 후속 성형 사이클 내에 위치되는
방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The third time being located within a subsequent molding cycle from the second time
Way.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 시간 차이를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 비교 단계는, 상기 비교 결과를 얻기 위해, 상기 시간 차이에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호를 비교하는 단계를 포함하는
방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Determining a time difference between the first time and the second time,
Wherein the comparing comprises comparing the first control signal and the second control signal based at least in part on the time difference to obtain the comparison result
Way.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교 결과는 상기 제어기로 입력되는 소프트 센서 용융물 점도(soft sensor melt viscosity)로서 사용되는 유동 계수(flow factor, FF)이고, 상기 FF는 하기의 식에 의해 결정되며:
FF = (CS1-CS2)/T
여기서, CS1은 상기 제1 제어 신호이고,
CS2는 상기 제2 제어 신호이고,
T는 CS1과 CS2 사이의 시간 차이인
방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the comparison result is a flow factor (FF) used as a soft sensor melt viscosity input to the controller, wherein the FF is determined by: &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
FF = (CS1-CS2) / T
Here, CS1 is the first control signal,
CS2 is the second control signal,
T is the time difference between CS1 and CS2
Way.
제5항에 있어서,
상기 제3 제어 신호는 상기 유동 계수에 비례하는
방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the third control signal is proportional to the flow coefficient
Way.
제5항에 있어서,
T는 약 1 밀리초(millisecond)인
방법.
6. The method of claim 5,
T is about 1 millisecond
Way.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교 결과는 상기 제어기로 입력되는 소프트 센서 용융물 점도로서 사용되는 점도 변화 지수(viscosity change index, VCI)를 위한 기초로서 사용되고, 상기 VCI는 하기의 식에 의해 결정되며:
VCI = (CS1 - CS2)/S
여기서, CS1은 제1 제어 신호이고,
CS2는 제2 제어 신호이고,
S는 용융물 이동 기계 구성요소에 대한 위치 차이인
방법.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The comparison result is used as a basis for a viscosity change index (VCI) used as a soft sensor melt viscosity input to the controller, the VCI being determined by the following equation:
VCI = (CS1 - CS2) / S
Here, CS1 is a first control signal,
CS2 is the second control signal,
S is the positional difference for the melt transfer machine component
Way.
제8항에 있어서,
상기 제3 제어 신호는 상기 VCI에 비례하는
방법.
9. The method of claim 8,
The third control signal is proportional to the VCI
Way.
제8항에 있어서,
S는 약 1 미크론(micron)인
방법.
9. The method of claim 8,
S is about 1 micron
Way.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호의 비교 단계는, 최적의 압력 곡선에 기초하여 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 최적의 제어 신호와 비교하는 단계를 포함하는
방법.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Wherein the step of comparing the first control signal with the second control signal includes comparing the first control signal and the second control signal with an optimal control signal based on an optimal pressure curve
Way.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출 성형기의 제공 단계는 용융물 이동 기계 구성요소를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 제1 시간에서 상기 용융물 이동 기계 구성요소의 제1 위치를 측정하는 단계;
상기 제2 시간에서 상기 용융물 이동 기계 구성요소의 제2 위치를 측정하는 단계;
상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 위치 차이를 결정하는 단계를 추가로 포함하며,
상기 비교 단계는, 상기 비교 결과를 얻기 위해, 상기 위치 차이에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호를 비교하는 단계를 포함하는
방법.
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
Wherein providing the injection molding machine comprises providing a melt transfer machine component,
Measuring a first position of the melt transfer machine component at the first time;
Measuring a second position of the melt transfer machine component at the second time;
Further comprising determining a position difference between the first position and the second position,
Wherein the comparing step includes comparing the first control signal and the second control signal based at least in part on the position difference to obtain the comparison result
Way.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 제어 신호를 용융물 압력 제어 장치로 송신함으로써 상기 사출 성형 압력을 제어하는 단계를 추가로 포함하는
방법.
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
Further comprising the step of controlling said injection molding pressure by transmitting said third control signal to a melt pressure control device
Way.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된, 제어기(도 1의 도면 부호 50; 15쪽, 10행 내지 17쪽, 15행).14. A controller (50 of FIG. 1; page 15, lines 10 to 17, line 15) configured to perform the method of any one of claims 1 to 13. 제14항의 제어기를 포함하는, 성형기(molding machine)(도 1의 도면 부호 10; 14쪽, 8행 내지 15쪽, 9행).A molding machine (10 of FIG. 1, page 14, line 8 to page 15, line 9) comprising the controller of claim 14.
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